Automatische Tassentischverstellung für Kaffeevollautomaten – Unterstützung durch 3D-Druckservice

Projektteam der Maschinenbauschule Ansbach | 16. Mai 2019

In unserem Projekt geht es um eine Lösungsfindung für eine automatische, komfortable Tassentischverstellung an einem Kaffeevollautomaten. Unsere konkrete Aufgabe besteht aus Bewertung, Entwicklung, Ausarbeitung und Konstruktion des Konzeptes für einen motorisch bewegten Tassentisch mit sensorgesteuerter Höhenverstellung.

Problematik der aktuellen Lösung

Die bisherige Verstellung des Tassentisches erfolgt noch per Hand und soll zukünftig automatisch mittels Motor verfahren. Dementsprechend soll der Verfahrweg mithilfe von Sensoren an die verschiedenen Tassengrößen angepasst werden. Die Sensoren sollen die Höhe von durchsichtigen und undurchsichtigen Tassen erkennen und mithilfe von Software soll der Motor angesteuert werden, bis der vorgegebene Abstand erreicht ist. Die Position ist mit genauen Maßen vorgegeben, kann aber gegebenenfalls vergrößert werden. Da der vorgegebene Einstellbereich gewährleistet sein soll, dürfen wir die angegebenen Abmessungen auf keinen Fall unterschreiten.

3D-gedruckte Spindel in Kaffevollautomat
Tassentischverstellung eines Kaffeevollautomaten – mit der aktuellen Lösung musste dieser manuell verstellt werden.

Zusätzlich ist darauf zu achten, dass die verbauten Artikel, welche für die Verstellung des Tassentisches keine Bedeutung haben, nicht versetzt werden dürfen. Wir sollen den vorgegebenen Bauraum in der Türe der Kaffeemaschine für die Automatisierung des Tassentisches verwenden.

Bei der Auswahl der Komponenten muss das Gesamtgewicht der Tasse/n mit Inhalt berücksichtigt werden.

Die neue Lösung

3D-gedruckte Spindel in Kaffevollautomat
Mechanik der Tassentischverstellung – die neue Lösung wird automatisch mittels Motor und 3D-gedruckter Spindel angetrieben.

Die Problemstellung haben wir wie folgt gelöst: Die Verstellung erfolgt durch eine 3D-gedruckte Spindel mit Motor, die durch eine Traverse mit dem Gestänge (des Tassentisches) verbunden ist. Das Gestänge wird durch die Buchsen geführt, welche wiederum mit den Blechwinkeln in der Kaffeemaschine fixiert sind.

3D-gedruckte Spindel in Kaffevollautomat

CAD-Modell des Kaffeevollautomaten. Das Konzept der Tassentischverstellung wird mit einer 3D-gedruckten Spindel in Kombination mit einer Traverse und einem Motor realisiert.

Zu Beginn des Projektes haben wir uns grundsätzlich Gedanken über renommierte Firmen gemacht, die im Bereich Linear- und Antriebstechnik führend in Deutschland sind und für unser Projekt hilfreich sein können. Da die Firma igus genau in unser Suchprofil passt und zudem noch den 3D-Druck anbietet, stand für uns als Team fest, dass wir mit igus zusammen arbeiten wollen. Außerdem haben wir während der Ausarbeitungsphase des Projektes von unserer Partnerfirma den Tipp bekommen, dass wir den Kontakt zu igus suchen sollen, da unser Projektgeber bereits Kunde ist.

Als unser finales Konzept „Traverse – Spindel“ feststand, haben wir uns gleich an die detaillierte Ausarbeitung der Kernbauteile gemacht.

Als erstes haben wir uns ein Probeexemplar der Spindel mit Traverse durch Herrn Krause, Leiter der Additiven Fertigung bei igus, anfertigen lassen. Das 3D-gedruckte Bauteil hat uns von seiner Qualität, Stabilität, Festigkeit, Maßhaltigkeit sowie der Laufeigenschaften zwischen Traverse und Spindel sehr überzeugt. Nach Überarbeitung und Verbesserung des Konzeptes haben wir sämtliche Bauteile des Konzepts „Traverse – Spindel“ über den 3D-Druckservice Auftrag gegeben.

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