Veröffentlichung unseres Projekts auf Detailx:

http://www.detailx.de/hochschulen/hochschulnews/archiv/koih-cube/

Prototyp

stapelbare Würfelhälften

Präsentationstag, aber noch lange nicht vorbei...

Heute ist es endlich soweit! Gegen 18:45 Uhr werden wir unser Projekt bzw. das was wir bisher geschafft haben vorstellen. Leider können wir nur zwei fertige Prototypen vorweisen. Schließlich kann man nicht von unserem Sponsor KUNEX verlangen, das er seine eigene Produktion einstellt, nur damit wir 20 Würfel haben. Die Fräszeit ist ein weiterer Knackpunkt, da ja bei jedem Würfel die Seiten ausgefräst werden müssen. Ohne die Hilfe von KUNEX hätten wir so kurzfristig niemanden gefunden, der uns die Seiten gratis ausfräst. Alles in allem sind wir froh, dass es noch so geklappt hat. Für jeden von uns, war es unbeschreiblich den fertigen Würfel endlich stehen zu sehen.
Als wir die Würfel gestern fertig montiert haben, sind uns noch kleine Verbesserungsmöglichkeiten aufgefallen, die wir für die nächsten Würfel umsetzen werden. Wir werden die Anzahl der Verschraubungen erhöhen, damit die Würfelhälften noch besser aufeinander sitzen. Außerdem sind die Buchschrauben zwar eine ästhetisch schöne Lösung, doch lässt sich die Verschraubung einfach mit der Hand lösen. Da beim Tiefziehen die unteren Ränder der Würfel leicht Falten werfen, ist es wahrscheinlich besser die Form durch einen Holzrahmen etwas zu verlängern, damit die Falten später zum Abschnitt gehören.

die letzten Tage...

Heute hat unsere letzte Woche begonnen. Am Donnerstag Abend ist es soweit! Durch technische Probleme konnten wir erst letzten Donnerstag beim Tiefziehen der Probewürfel mit dabei sein. Es war wirklich spannend das Entstehen der Würfel mit zu erleben. Zum Probieren wurde ein weißer Kunststoff verwendet, den man vom Innenausbau von Kühlschränken kennt. Es musste ein zusätzlicher Stempel gebaut werden, damit sich der Kunststoff bis in den Trichter glatt an das Werkzeug anlegt. Schließlich musste eine Platte von 5mm Materialstärke verwendet werden, damit der Trichter nicht zu dünn wird. 4 Seiten jeder Würfelhälften müssen nun noch ausgefräst werden, damit wir die 3cm starken Ränder haben, wo wir die Seitenteile verschrauben. Die Fräsfirma der Firma Kunex ist zwar sehr überlastet, doch wurde uns versichert, dass zumindest zwei Würfel bis Donnerstag fertig sind. Wir hoffen, dass wir diese morgen, spätestens Mittwoch abholen können. So haben wir gerade noch genug Zeit die Seitenteile, sowie die LED zu montieren.





Würfelhälfte kurz nach dem Tiefziehen (Seiten noch nicht beschnitten und ausgfräst)

Heute haben wir die letzten Seitenteile laminiert. Zum Einen haben wir Glasscheiben benutzt, um eine stark spiegelnde Oberfläche zu erzeugen. Weiterhin haben wir für eine seidenmatte Oberfläche auf Trespa Platten laminiert. Leider scheiterten die Versuche auf eine strukturierte Glasscheibe zu laminieren. Dennoch ergibt, die nur mit Pinseln eingestrichene Fläche ein ähnlich haptisches Ergebnis. Wir haben nocheinmal die Problematik des Zusammenbaus besprochen. Da sich der Profilgummi nicht im Radius kleben lies (am Probestück ausprobiert) und auch relativ teuer ist, haben wir uns nun für Schraubverbindungen entschieden. Wir fertigen uns hierfür mehrere Schablonen, um die Bohrlöcher exakt auszuführen. Je Seitenteil haben wir 4 Bohrungen angedacht, die diagonal zu der Schnittkante der Würfelhälften platziert sind. Zum Fixieren nehmen wir Buchschrauben, da sie einerseits preiswert sind und in weißer Kunststoffausführung nur wenig auffallen. Die gefräste und nachbearbeite Form/Werkzeug zum Tiefziehen haben wir letzten Dienstag nach Chemnitz zur Firma Kunex liefern können. Nach vielen Stunden des Nachschleifens hoffen wir, dass die ersten Probewürfel gut geworden sind. Wir sind zuversichtlich, dass wir schon diese Woche die ersten Probewürfel in den Händen halten.

gefräste und nachbearbeite Form zum Tiefziehen

Fertige Testlaminate

Testlaminate

Am Mittwoch waren wir in Halle und haben einige Testlaminate hergestellt. Leider mussten wir feststellen, dass wir im Handlaminierverfahren nur dünne Fasergewebe, Stoffe und Einzelfasern laminieren können. Grobe dickere Gewebe saugen zu viel Harz auf und können nur durch Presstechnik auf eine angemessene Stärke laminert werden. Außerdem haben wir auch mit Blüten und Blättern experimentiert, die wir als Schmuckelemente eingesetzt haben. Weiterhin konnten wir die Burg Giebichenstein besuchen, um den Ebablock zum Fräsen abzuliefern und den Auftrag zu bestätigen. Vorraussichtlich wird die Tiefziehform nächste Woche Dienstag fertig sein. Somit sind wir zuversichtlich, dass wir die Form gegen Ende nächster Woche an die Firma Kunex in Chemnitz liefern können.

Naturfasern...

Nach dem gestrigen Vortrag über Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) von Dipl. Ing. Bertram Eversmann haben wir uns entschieden die Seitenteile der Würfel aus NFK herzustellen. Es ist ein toller Biowerkstoff, der uns aufgrund seiner Vielfältigkeit überzeugt hat. NFK vereint die unterschiedlichen Funktions- und Einsatzbereiche unseres Konzepts. So können wir durch den Einsatz von verschiedenen Naturfasern und unterschiedlichen Herstellungsweisen Oberflächen schaffen, die unterschiedliche haptische, akustische und ästhetische Eigenschaften aufweisen. Wir erreichen Oberflächen so edel wie Furnierholz, transluzent wie Plexi und akustisch wirksam, wie Lochblech.
Wir werden nächste Woche ins SKZ nach Halle fahren, um einige Testlaminate herzustellen. Die Westsächsische Hochschule Zwickau unterstützt uns außerdem, indem sie uns mit den Naturfasern versorgt.

Materialproben

Die Daten der Form wurden letzte Woche Mittwoch an die Burg gesendet. Wir hoffen, dass der Kostenvoranschlag bald eintrifft und die Form demnächst gefertigt werden kann. In der Zwischenzeit haben wir uns mit der Lichtproblematik und dem Einbau der kreisrunden Seitenteile beschäftigt. Die von uns ausgewählten LEDs werden in einer satinierten Plexiglasröhre befestigt und in die Mitte des Würfels eingesetzt. Dort wird die Plexiglasröhre durch eine Gummilippe im Inneren des unteren Trichters gehalten. Somit erreichen wir eine leichte Austausch-und Einbaubarkeit der LEDs. Aufgrund der Fertigung der Würfelhälften im Tiefziehverfahren ist es nicht möglich eine Nut mit in die Form tiefzuziehen, da sie auch nach außen sichtbar wäre. Auch das Einfräsen einer Nut ist bei dieser geringen Materialstärke nicht möglich. Als Lösung dieser Porblematik haben wir uns schließlich für Gummi-u-profile entschieden, die in die Würfelhälften eingeklebt werden. Momentan sind wir auf der Suche nach einem günstigen Anbieter, da wir ca. 36 m brauchen.



Wir haben uns gegen das Fixieren der Würfelstapel entschieden, da es gegen die Funktionalität und Variabilität unserers Konzeptes spricht. Außerdem sind wir der Meinung, dass das Grundgewicht in Kombination mit den eingesetzten Seitenteilen vollkommen ausreicht. Prinzipiell ist in unserem Konzept vorgesehen, dass jedes erdenkliche Material als Seitenteil eingesetzt werden kann. Dies ermöglicht eine sehr hohe Bandbreite der Einsatzorte: Akkustikwand, Raumteiler, Sichtschutz, Leuchtmöbel, Tresen, Sitzmöbel...
Für die Verwirklichung unserer Prototypen können wir jedoch nur erschwingliche Materialen einsezten. Trotzdem sollen die Visualisierungen einen Ausblick auf den zukünftigen Einsatz geben. Denkbar ist eine Art Baukastenprinzip aus dem unterschiedlichste Materialien ausgewählt werden können.

Auf dem Weg zur Fertigung

Die endgültige Größe, Form und Materialität unserer Würfel steht nun fest. Ein Würfel wird 40x40x40. Die Trichter werden mittig zulaufend ausgebildet, berühren sich aber nicht. Zwischen den Trichtern wird beim Zusammenbau eine Plexiglasröhre eingesetzt. In dieser befindet sich eine LED Leuchte. Das milchig glatte Material des Grundkörpers und die Trichterform unterstützen die Strahlwirkung.
Je nach Einsatzort und Benutzer werden verschiedenste Materialien als Seitenteile eingesetzt. Gewünscht ist ein Kontrast zum transluzenten Grundkörper.
Bei der Hochschule für Kunst und Design Burg Giebichenstein können wir unsere Negativ-Form fräsen lassen. Dafür wurde ein dreidimensionales Model einer Würfelhälfte in Rhino erstellt.

An der Burg Giebichenstein wird dann aus einem Ebablock (gestellt vom SKZ) das Negativ gefräst.
Der Ebablock ist ein synthetischer Werkstoff auf Polyurethanbasis. Dieser Werkstoff besitzt eine dichte feine Oberfläche, eine geringe Wärmeausdehnung und eine gute Bearbeitbarkeit.
Er ermöglicht uns somit für das Tiefziehen eine glatte feine Oberfläche auf den Würfeln.
Für das Material der Würfel verwenden wir milchiges PET (Polyethylenterephalat). Das Material kennt man vorallem von Kunststoffflaschen, Folien und Textilfasern. Die hohe Bruchfestigkeit, Formbeständigkeit bis zu Temperaturen über 80 Grad und das geringe Verschleißverhalten bieten uns ideale Vorrausetzungen für die Würfel. Ein Material mit guter Formbeständigkeit ist von Bedeutung, da die Würfel der Sonne und somit relativ hohen Temperaturen ausgesetzt sind.Weiterhin findet das Material in der Lebensmittelindustrie Verwendung und ist somit ungefährlich.
Beim Tiefziehen wird das Material als Platte in das Werkzeug eingespannt und mittels Heizstrahlern ein- oder beidseitig erwärmt. Das Thermoformwerkzeug fährt anschließend durch die Folienebene um die Kontur grob vorzugeben. Druckluft von der einen und ein Vakuum von der anderen Seite bringen Platte und Fräsform schnell zueinander.
Durch Luftschlitze kann die Luft zwischen Platte und Werkzeug entweichen. Die Form wird dann vom Werkzeug abgenommen. Um die endgültige Würfelhälfte zu erreichen, müssen anschließend noch die Seitenteile in Form gefräst werden.
Anschließend wird in die zwei Würfelhälften ein Profil eingeklebt, damit die Hälften beim Zusammenbau durch die Seitenteile miteinander verbunden werden können. Momentan denken wir dabei an Gummiprofile, wie sie im Fensterbau verwendet werden.

Hurra...

Nach einigen Telefonaten haben wir eine Firma gefunden, die uns bei der Realisierung unseres Cubes unterstützen möchte. Heute waren wir bei der Firma Kunex in Chemnitz , welche auf Kunstoff Extrusion und Verabeitung spezialisiert ist. Wir freuen uns, dass wir dort unsere Würfelhälften Tiefziehen lassen können. Für das Verfahren benötigen wir außerdem noch eine Negativ-Form der Würfelhälften. Diese soll gefräst werden.

Auf der Suche...

Wir haben uns endgültig gegen das Laminieren entschieden, weil es das falsche Verfahren für das gewünschte Endergebnis ist. Somit ist das Tiefziehverfahren das einzig Mögliche. Nun sind wir auf der Suche nach Firmen, die das Projekt genauso interessant finden, wie wir und uns bei der Realisierung unterstützen.

Weiter gehts...

- auf der Messe als Werbefläche


- im Büro



- im Wohnraum



- im Kindergarten



Für den späteren Einsatz und zum besseren Transport haben wir den Würfel in vier Teile zerlegt: zwei identische Würfelhälften und zwei geschlossene Kreisseiten.
Die Würfelhälften werden ineinander gestapelt und ermöglichen somit einen platzsparenden Transport.

Beim Aufbau werden die Hälften durch die zwei geschlossenen Kreisseiten mittels einer Nut verbunden.

Wir haben eine Würfelhälfte als Stahlkonstruktion zum Bespannen und anschließendem Laminieren hergestellt. Mit dieser Stahlkonstruktion fuhren wir nach Halle zum SKZ. Dort mussten wir feststellen, dass beim Laminieren einige Nachteile auftreten :

- das Verfahren erfordert einen hohen Zeitaufwand durch lange Trocknungszeiten
- es entstehen immer gewisse Ungenauigkeiten

- beim Lösen von der Form treten wahrscheinlich Probleme auf.
Wir entschieden uns erst einmal gegen dieses Verfahren und beschäftigen uns aktuell mit dem Tiefziehverfahren.

Hier für wird zuerst eine von uns entwickelte Negativ-Form gefräst, auf diese später eine Folie tiefgezogen wird.

Momentan sind wir auf der Suche nach geeigneten Firmen, die uns bei der Realisierung unterstützen wollen.

Weiterhin führen wir verschiedene Materialstudien durch, da das neue Verfahren den Einsatz von anderen Materialien im Vergleich zum Laminieren erfordert. Zum Beispiel ist der Einsatz eines halbtransparenten Kunststoffes für die Würfelflächen denkbar, da im Inneren des Trichters eine LED-Leuchte angedacht ist. Im Kontrast dazu könnten die Kreisseiten in einem soliden Material wie Holz ausgeführt werden.

die ersten Wochen...

Nach anfänglichen Überlegungen was Funktion, Konstruktion, Design und Materialität betrifft, haben wir eine Vielzahl von digitalen Materialversuchen durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass der Kubus in seiner Form und Funktion unterstützt wird, wenn seine Oberfläche eine gewisse Unregelmäßigkeit in Haptik und Form aufweist. Aufgrund der Form, speziell des Trichters, ergaben sich nur wenige Herstellungsverfahren: Tiefziehen, Spritzgießen und Laminieren. Wir entschieden uns für das Laminieren, da es ein ökologisches Herstellungsverfahren ist und Individualität in der Gestaltung des Kubus zulässt.
Zur Zeit stellen wir eine Stahlkonstruktion zum Bespannen und Laminieren her, an der wir Materialstudien mit unterschiedlichen Stoffen austesten.

Erster Workshop

Ziel des Workshops war es sich mit den unterschiedlichen Bereichen zum Thema Kunststoff auseinander zu setzen: Pneus, Membrane und Faltung.
Dabei entstand zum Thema Membran ein additiver und funktionaler Kubus, der in der weiteren Bearbeitung vertieft wird.