Ein Speedboat-Antrieb aus SLS-Teilen

Luca Dalbosco ist gerade mal 16 Jahre alt, doch setzt als fleissiger Tüftler bereits 3D-Druck für seine Modelle ein. Innerhalb weniger Wochen hat er einen vollfunktionsfähigen Speedboat-Antrieb aus SLS-Teilen („Selektives Lasersintern“) gebaut und befährt damit erfolgreich die schweizer Gewässer. Im Interview erzählt er, wie er dabei vorgegangen ist.

Fasziniert von 3D-Druck

Der informatikbegeisterte Luca Dalbosco aus Davos ist Feuer und Flamme für 3D-Druck sowie für Technik. Er absolviert zurzeit das 10. Schuljahr in einem Gymnasium. Seit seinem 7. Schuljahr nimmt er an einem Begabtenförderungsprogramm teil, wobei ihm die Schulleitung sogar einen hauseigenen FDM-3D-Drucker zur Verfügung stellt. Begeistert von einem Internetvideo, in welchem ein ferngesteuertes Schiffsmodell additiv gefertigt wurde, liess ihn der Gedanke an ein ebenso selbstgebautes Speedboat nicht mehr los.

16-Jähriger Luca Dalbosco (Schüler in einem Gymnasium) mit seinem fertigen Speedboat und dem Davosersee im Hintergrund.

SLS für den Jet-Antrieb

Aufgrund von fehlenden Strömungskenntnissen konnte Luca aber nicht alle Teile selber entwerfen – die Basis für den Jet-Antrieb fand er im Internet. Den grössten Teil des Bootes konnte Luca mit FDM drucken. Für den Jet-Antrieb bietet dieses Druckverfahren aber nicht die benötigte Stabilität – daher musste eine andere Lösung her. Einige Zeit zurück hatte Luca die Möglichkeit, einen Ausflug in das Sintratec-Experience Center zu machen, wo er das Selective Laser Sintering (SLS)-Verfahren genauer erklärt bekam. Diese Erfahrung bei Sintratec ist ihm positiv in Erinnerung geblieben, sodass er als Erstes daran dachte, seine Antriebsteile mit dem Sintratec S2-System aus stabilem PA12-Material drucken zu lassen. Sintratec unterstützte Luca gerne bei diesem Vorhaben mit gesponserten Teilen.

Nach Erhalt konnte der Gymnasiast sein Speedboat fertigstellen und seinen ausgeklügelten Antrieb auf dem Wasser testen.

SLS Jet-Antriebskomponenten aus stabilem PA12 material.

Der Speedboat-Antrieb und sein Mechanismus

Der Elektromotor treibt den Jet-Antrieb an, welcher aus einem Rohr (auch Stator genannt) besteht. Innerhalb des Stators ist ein Rotor platziert (auch Läufer genannt). «Der Rotor saugt das Wasser über ein Loch im Bootsrumpf durch einen Ansaugstutzen an, beschleunigt und schleudert es nach hinten durch das Rohr durch», berichtet der Gymnasiast. Der Wasserstrahl wird durch den Läufer nicht nur beschleunigt, sondern übernimmt von diesem auch die Rotation. Damit das Boot letztendlich nicht mitgedreht wird, sind im Rohr (hinter dem Rotor) kleine Wände eingearbeitet, welche die Rotation aufhebt und so das Drehen verhindert.

Luca fügt an: «Am hinteren Ende des Rohrs wird der Wasserstrahl zusätzlich komprimiert, indem der Durchmesser des Rohrs von 40 auf 20mm halbiert wird.» Dadurch wird es verstärkt beschleunigt. Der komplette Jet-Antrieb mit Stator, Rotor, Düse und Rückwärtseimer wurde mit SLS von Sintratec gedruckt.

Nahaufnahme des SLS Jet-Antriebs.

Steuerung und Bremsen – kein Problem

Um das Boot seitlich steuern zu können, ist eine bewegliche Düse vorausgesetzt, die den Wasserstrahl nach back- oder steuerbord richtet. Luca hat das Boot so konstruiert, «dass der Wasserstrahl nicht nur nach hinten, sondern auch unter den Rumpf zum Bug gerichtet werden kann.» Dies geschieht über den sogenannten Rückwärtseimer, der von oben über die Düse geklappt wird. Bremsen ist ebenso aus voller Fahrt möglich, weil der Impeller mit unveränderter Drehzahl weiterdreht. Ergo: ein praktisch sofortiger Stillstand des Speedboates.

Beschleunigung des SLS Jet-Antriebs.

Bremsen des SLS Jet-Antriebs.

Zukunftspläne im 3D-Druck

Alles in allem war das Projekt erfolgreich und Luca Dalbosco empfand die Zusammenarbeit mit Sintratec als sehr angenehm: «Dass Sintratec Schüler und Schülerinnen bei ihren Projektarbeiten so grosszügig und engagiert unterstützt, finde ich sehr lobenswert.» Am SLS-Druckverfahren selbst, gefällt dem Schüler insbesondere: «Dass das Pulver eine Stützstruktur bietet, welche kein Material verbraucht und aus engen Räumen entfernt werden kann. Einfacher als zum Beispiel Stützstrukturen im FDM-Druck.»

Zudem möchte der Gymnasiast das Thema des 3D-Drucks in seine Maturaarbeit einfliessen lassen. Sintratec wünscht Luca dabei viel Erfolg und weiterhin viel Gelingen in der Welt des 3D-Drucks!

Lucas SLS Jet-Antrieb-Speedboat in Fahrtrichtung Sonnenuntergang.

«Am 3D-Druck fasziniert mich sehr, dass man im Gegensatz zu Fabrikationsverfahren wie CNC-Fräsen eine Menge Material sparen kann. Durch die enorm grosse Formfreiheit ergeben sich beim 3D-Drucken fast unendlich viele Möglichkeiten, insbesondere im Selektiven Lasersintern.»

Luca Dalbosco
Gymnasialschüler & 3D-Druck-Enthusiast