Wie ich einen Booster-Rucksack mit Metall-3D-Druck und generativen Design gebaut habe

Hallo, mein Name ist Emiel, auch bekannt als The Practical Engineer. Meine Leidenschaft ist das Erschaffen und Bauen, und das begann schon während meiner Studienzeit als Luft- und Raumfahrtingenieur, in dem ich festgestellt habe, dass das praktische Experimentieren mein Schlüssel zum Lernen war.

Auf meinem YouTube-Kanal teile ich eine Vielzahl von Konstruktionen und technischen Experimenten, um zu zeigen, wie viel Spaß es macht und wie lohnend es sein kann, etwas mit seinen eigenen Händen zu erschaffen. Ein Projekt, das mir schon lange im Kopf herumging, war der Entwurf eines Booster-Rucksacks – etwas, das direkt aus der Science-Fiction stammt, aber doch genug praktische Elemente hatte, um auch reale Anwendungen haben zu können. Was also als eine lustige Idee begann, weckte also auch die Gedanken darüber, wie ausfahrbaren Funktionsteile des Rucksacks wirklich nützlich sein können, insbesondere für Menschen mit körperlichen Herausforderungen.

Schlüsselkomponenten hinter der kühnen Idee

Die Idee, einen Booster-Rucksack zu bauen, stand schon seit Jahren auf meiner Projektliste. Ich wusste, dass es eine signifikante Herausforderung darstellen würde: Die Teile mussten perfekt passen und stark genug sein, um den damit verbundenen Kräften standzuhalten. Das Ziel war es, eine funktionierende Einheit zu schaffen, die nicht nur cool aussah, sondern zudem praktisch und auch haltbar war. Das Konzept umfasste zwei elektrische Mantelpropeller (EDF), die im Grunde genommen zwei kleine elektrische Düsentriebwerke sind, die an ausfahrbaren Armen montiert werden, die sich dann aus dem Rucksack erstrecken können, um zum Beispiel beim Radfahren gegen den Wind zusätzlichen Antrieb zu bieten.

Diese ausfahrbaren Arme sind so konzipiert, dass sie unauffällig sind, und sich, angetrieben von Servos, die ihre Bewegung steuern, bei Nichtgebrauch in den Rucksack zurückklappen lassen. Das gesamte System wird von einem Arduino verwaltet, der auf Knopfdruck die EDF ausfährt, rotiert und für zusätzlichen Schub sorgt.

Die Zusammenarbeit mit Xometry eröffnete ganz neue Möglichkeiten – Ich konnte die ausfahrbaren Arme im 3D-Druck aus Aluminium fertigen lassen, und dabei eine generative Design-Software nutzen, um starke, aber dennoch tragfähige Bauteile zu erzeugen. Dieser Ansatz erlaubt es mir, über die Kunststoffprototypen hinaus zu denken und robustere Materialien für Anwendungen in der echten Welt in Betracht zu ziehen. Der Einsatz der 3D-gedruckten Metallteile stellte sicher, dass die Arme nicht nur stark genug waren, sondern auch effizient im Design und nahtlos in den engen Raum des Rucksacks passten.

The Electric Ducted Fan (EDF), a key component providing propulsion in the booster backpack.

Die elektrischen Mantelpropeller (EDF), eine Schlüsselkomponente für die Erzeugung von Schub über den Booster-Rucksack.

The Electric Ducted Fan (EDF), a key component providing propulsion in the booster backpack.

Die elektrischen Mantelpropeller (EDF), eine Schlüsselkomponente für die Erzeugung von Schub über den Booster-Rucksack.

The Electric Ducted Fan (EDF), a key component providing propulsion in the booster backpack.
The Electric Ducted Fan (EDF), a key component providing propulsion in the booster backpack.

Dieses Projekt hat nicht nur Spaß gemacht, sondern auch weitere Ideen für praktische Anwendungen von ausfahrbaren Elementen geweckt, insbesondere für Menschen, die von etwas Extra-Hilfe im Alltag profitieren könnten. Was also als lustiges Science-Fiction-Konzept begann, wurde zu einem Projekt mit realem Potenzial.

Entwurf mit dem Generative Design Workspace von Autodesk Fusion

In der Designphase habe ich mich an den Generative Design Workspace von Autodesk Fusion gehalten, ein Tool, das für meine Kreativität von unschätzbarem Wert war. Beim generativen Design geht es nicht nur um das Zeichnen von Formen; es geht darum, Gestaltungsmöglichkeiten zu erkunden, die ich alleine nicht in Betracht gezogen hätte. Ich fing mit den Grundlagen an – ich skizzierte die zu druckenden Teile, ihre Größenbeschränkungen und die erforderlichen Festigkeitsspezifikationen.

Mit diesen Parametern erzeugte die Software dann eine Reihe von Designoptionen – manche so einzigartig, dass sie direkt aus der Natur oder der Science-Fiction hätten kommen können. Diese Entwürfe waren so komplex, und doch elegant, dass sie die Form und Funktion perfekt vermischten. Ich entschied mich dann für das mit der richtigen Balance aus Stärke und Ästhetik.

Navigation durch die Komplexitäten des Metall-3D-Druck mit Xometry

Sobald der Entwurf fertig war, lag die nächste Herausforderung darin, ihn für den metallischen 3D-Druck zu optimieren. Die enge Zusammenarbeit mit Xometry führte dazu, dass wir notwendige Anpassungen an den Teilen durchführten, um sicherzustellen, dass die Teile effizient produziert werden konnten, ohne Kompromiss bei Qualität oder Leistungsfähigkeit eingehen zu müssen. Ihr Fachwissen war in dieser Phase von entscheidender Bedeutung; Sie halfen mir dabei, die Entwürfe zu verfeinern, und dabei sicherzustellen, dass die Teile nicht nur gut aussahen, sondern auch die strukturellen Anforderungen erfüllten.

A close-up of the 3D-printed metal part, designed to meet specific structural requirements for optimal performance

Eine Nahaufnahme eines 3D-gedruckten Metallteils, das dafür entwickelt wurde, die spezifischen strukturellen Erfordernisse für eine optimale Leistung zu erfüllen

3D-printed metal parts being fitted into the booster backpack’s deployable arm system

3D-gedruckte Metallteile werden in das ausfahrbare Arm-System des Booster-Rucksacks eingesetzt

3D-printed metal parts being fitted into the booster backpack’s deployable arm system

3D-gedruckte Metallteile werden in das ausfahrbare Arm-System des Booster-Rucksacks eingesetzt

A close-up of the 3D-printed metal part, designed to meet specific structural requirements for optimal performance
3D-printed metal parts being fitted into the booster backpack’s deployable arm system
3D-printed metal parts being fitted into the booster backpack’s deployable arm system

Der Druck mit Metall fügte eine zusätzliche Komplexitätsebene hinzu. Im Gegensatz zu Kunststoffen müssen Metallteile dafür entworfen werden, sowohl Abwägungen bezüglich der Gewichtsverteilung, der Festigkeit als auch der Montage gerecht zu werden. Der Input seitens Xometry war von unschätzbarem Wert und half mir, die üblichen Fallstricke zu vermeiden und die Entwürfe so zu optimieren, dass sie sowohl funktional als auch herstellbar blieben.

Der letzte Schliff: Abschluss der Montage des Booster-Rucksacks

Der Moment, in dem ich die fertigen Teile von Xometry bekommen habe, war unglaublich lohnenswert. Die Teile sahen fantastisch aus, mit einem schicken metallischen Finish, das dem Booster – Rucksack ein professionelles und futuristisches Erscheinungsbild gab. Die Montage des Rucksacks war dann wie der Zusammenbau eines Puzzles, das ich selbst entworfen hatte – ein befriedigender Prozess, der für mich bestätigte, warum ich diese Projekte so liebe.

Als ich auf dem Fahrrad saß, den Booster-Rucksack umschnallte und ihn anschaltete, war die Erfahrung unglaublich. Es funktionierte! Ich fühlte mich wie der „Rocket Man“ als mir die EDF einen Schub gaben, und sich das Radfahren plötzlich so anfühlte, als würde man nur bergab fahren und es total einfach war Geschwindigkeit aufzunehmen. Ich konnte nicht anders als mir vorzustellen, was die Leute wohl hinter mir dachten, als sie den Rucksack in Aktion sahen.

Der Booster-Rucksack hat meine Erwartungen übertroffen, nicht nur im Hinblick auf das Aussehen, sondern auch seine Funktionalität. Es begann als ein lustiges Projekt, das auf meinem YouTube-Kanal vorgestellt werden sollte, aber dem Weg dorthin wurde mir klar, dass diese einsetzbaren Elemente im Alltag nützlich sein können, insbesondere für diejenigen, die vielleicht etwas Unterstützung benötigen. Stellen Sie sich einen Rucksack vor, der einen Arm ausstecken könnte, um Ihnen zu helfen, etwas zu erreichen, schwere Gegenstände zu tragen oder sie bei Bedarf sogar stabilisiert. Die Möglichkeiten sind endlos, und solche Funktionen können Menschen mit physischen Einschränkungen signifikante Vorteile bieten, oder einfach dafür sorgen, dass Sie immer die Hände freihaben.

The completed booster backpack, featuring sleek 3D-printed components and deployable arms, ready for real-world application.

Der vollständige Booster-Rucksack mit schlanken 3D-gedruckten Bauteilen und ausfahrbaren Armen für Anwendungen in der echten Welt.

The completed booster backpack, featuring sleek 3D-printed components and deployable arms, ready for real-world application.

Eine kreative Reise mit einer Vision für die Zukunft

Dieses Projekt erinnert mich daran, warum ich überhaupt damit angefangen haben Dinge zu bauen – mich selbst herauszufordern, neue Technologien zu erforschen und allem, andere Menschen zu inspirieren. Zu sehen, wie der Booster-Rucksack Wirklichkeit wurde, war ein Beweis für die Kraft der Kreativität in Kombination mit fortschrittlichen Herstellungsmethoden. In Zukunft hoffe ich, weiterhin Grenzen überschreiten zu können und neue Wege zu finden, um Ideen wie diese allen Menschen zugänglich zu machen. Meine Vision ist es dabei, andere Menschen zu inspirieren, ihre eigenen kreativen Herausforderungen anzunehmen, egal wie groß oder klein sie auch sind, und gleiche Freude am Machen zu erleben, die mich antreibt.

Für weitere Projekte und technische Experimente, schauen Sie einfach auf meinem YouTube-Kanal vorbei, The Practical Engineer.


Welches Projekt würden Sie mit Zugang zu Metall-3D-Druck und generativen Designwerkzeugen angehen? Wie würden Sie in Metall 3D-gedruckte Entwürfe in Ihren Projekten nutzen? Teilen Sie Ihre Gedanken und Ideen in den Kommentaren!

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