{"id":263,"date":"2024-10-15T23:57:56","date_gmt":"2024-10-15T21:57:56","guid":{"rendered":"https:\/\/clabremo.de\/?p=263"},"modified":"2024-10-15T23:57:56","modified_gmt":"2024-10-15T21:57:56","slug":"steel4bees-bilder","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cbrell.de\/blog\/steel4bees-bilder\/","title":{"rendered":"Steel4Bees – Bilder"},"content":{"rendered":"

Auf dieser Seite sind Bilder f\u00fcr Steel4Bees<\/a> im Zeitablauf zusammengestellt. Das Titelbild zeigt einen fr\u00fchen Vorschlag einer innovativen W\u00e4gezellenanbringung. Zwischenzeitlich hat sich eine etwas andere Anordnung als praktikabler erwiesen.<\/em><\/p>\n

Stand 10.10.2025<\/p>\n

NEU: Messevorbereitung eurobee 2025<\/em><\/p>\n

Erste Modelle zum Projektstart im Oktober 2024<\/strong><\/h2>\n

\"Das<\/p>\n

Abb. 1: Ein Demonstrator f\u00fcr einen Trachtsch\u00e4tzer. Noch ist der Entwicklungsprototyp aus dem 3D-Drucker. Die orangenen Linien dienen dazu, Verformungen sichtbar zu machen und so Schwachstellen zu identifizieren, bevor das Modell in Stahl nachgebaut wird. In Workshops mit Imkeren kann auch so die grunds\u00e4tzliche Funktionsweise einer Waage deutlich gemacht werden. In diesem Demonstrator kommen preiswerte W\u00e4gezellen, wie sie auch in Bad-Personenwaagen verbaut sind, zum Einsatz. F\u00fcr eine fl\u00e4chige Auflage werden vier W\u00e4gezellen ben\u00f6tigt, ein W\u00e4gebalken wie hier gezeigt kommt mit zwei W\u00e4gezellen aus. Auch schon mit zwei W\u00e4gezellen l\u00e4sst sich eine empfndliche Br\u00fcckenschaltung aufbauen. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Prototypen war noch unklar, ob die w\u00e4gezellenzellenintene Temperaturkompensierung gen\u00fcgt oder ob ein separater Temperaturf\u00fchler zwingend erforderlich ist.<\/p>\n

\"Das<\/p>\n

Abb. 2: Ein anderes Modell f\u00fcr etwas h\u00f6here Lasten. Mit Hilfe von Milchpackungen, die jeweils 1.070g wiegen, l\u00e4sst sich schnell ausprobieren, ob die Messwerte linear mit dem Gewicht zusammenh\u00e4ngen. Dazu werden die Messwerte gegen das Gewicht aufgetragen und statistische Kennwerte mit Korrelationsrechnungen ermittelt. Das sogenannte Bestimmtheitsma\u00df gibt dann an, wie gut – das hei\u00dft wie linear – die Messwerte mit dem Gewicht zusammenh\u00e4ngen.<\/p>\n

Die Fertigung der Prototypen<\/strong><\/h2>\n

\"Bild<\/p>\n

Abb. 3: Ein zerst\u00f6rter Bohrer. Die Festlegung auf Edelstahl als Material f\u00fcr die Trachtsch\u00e4tzer stellt eine Manufaktur vor Herausforderungen. Mit preiswerten Bohrern vom Discounter gelingen L\u00f6cher eher nicht. F\u00fcr den n\u00e4chsten Test wurden Kobalt-legierte Bohrer beschafft (HSS-G DIN388 mit Kreuzanschliff). Mit den besseren Bohrern k\u00f6nnen nun meherer Prototypen gebohrt werden. Insgesamt bleibt festzuhalten, dass es sich lohnt, soweit wie m\u00f6glich auf zerspanende Methoden f\u00fcr Edelstahl zu verzichten. Der Werkzeugverschlei\u00df\u00a0 ist ein icht zu vernachl\u00e4ssigender Kostentreiber bei der Produktion.<\/p>\n

\"Bild<\/p>\n

Abb. 4: Gerade S\u00e4geschnitte und passende Bohrungen erfordern ein rechtwinkliges Markieren auf den Bauteilen. F\u00fcr diesen Zweck werden Anzeichenhilfen aus dem 3D-Drucker verwendet.<\/p>\n

\"Bild<\/p>\n

Abb. 5: Gerade Schnitte in Edelstahl sind eine weitere Herausforderung in einer Manufaktur. um die Edelstahl-Profile auf das richtige Ma\u00df zu bringen, wurde eine S\u00e4gehilfe aus 30 Jahre gelageren Kieferplatten (IKEA Ivar) erstellt. Mit Hilfe des Anschlages und eines speziellen S\u00e4geblattes gelingen die Schnitte nun mit der Stichs\u00e4ge.<\/p>\n

\"Bohranschlag\"<\/p>\n

Abb. 6: Ebenfalls aus dem 3D-Drucker ist der Anschlag (orange), der sich gegen die S\u00e4ule der Standbohrmaschine abst\u00fctzt. Wichtig ist, dass die Bohrungen auf ein zehntel Millimeter genau den Abstand von Rand der Bauteile halten.<\/p>\n

\"Das<\/p>\n

Abb.7: Die Genese von Prototypen des Trachtsch\u00e4tzers. Links unten sind Halterungen aus dem 3D-Drucker f\u00fcr preiswerte Flach-W\u00e4gezellen. Rechts unten sind Muster komplett funktionieller W\u00e4gebalken, nach denen dann die Edelstahlvarianten gebaut werden. Als zweites von oben sieht man einen Eigenentwicklung eines Gewichstsensors als V2A-Edelstahl mit Dehnungsmessstreifen. Sowohl die Eigenentwicklung als auch die preiswerten Flachtellen passen in den W\u00e4gebalken oben im Bild. Damit stehen nun alternative Fertigungsmethoden zur Verf\u00fcgung, das minimiert die Abh\u00e4ngigkeit von Lieferanten.<\/p>\n

 <\/p>\n

Funktionale Tests<\/strong><\/h2>\n

\"Mini-Plus-Waage<\/p>\n

Abb. 8: Der Prototyp f\u00fcr den Mini-Plus-Trachtsch\u00e4tzer outdor im -4\u00b0C K\u00e4ltetest. Zuvor wurde ein Linearit\u00e4tstest mit Milchpackungen, die recht zuverl\u00e4ssig 1070g wiegen, durchgef\u00fchrt. Der Linearit\u00e4tstest ergab f\u00fcr die lineare Korrelation ein Bestimmtheitsma\u00df von R2=0,9998. Der K\u00e4ltetest erfolgt auf der (\u00fcberdachten) Terrasse eines Wohnhauses. Die W\u00e4ge- und Temperaturdaten werden jede halbe Stunde \u00fcber WLAN auf einem Internetserver geloggt. Die Sendeelektronik befindet sich (noch) in einer Emsa-Haushaltsdose. F\u00fcr Selbstbau-Projekte ist das eine sehr preiswerte, robuste und wetter- sowie m\u00e4usefeste L\u00f6sung. Als unver\u00e4nderliches Gewicht f\u00fcr die Stabilit\u00e4tsuntersuchungen und Untersuchung des Kriechverhaltens der W\u00e4gezellen (alles Replikationsstudien, erste Tests wurden bereits im Projekt Biene40 durchgef\u00fchrt) dient ein mit Sand gef\u00fcllter Bienenfutterkanister.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"\"\" \"\"<\/p>\n

Abb. 9: Als Erg\u00e4nzung bekommt der Trachtsch\u00e4tzer noch eine smartes Thermoschied f\u00fcr das Beutensystem Mini Plus.<\/a> Jede Viertelstunde werden Temperaturdaten am Untertr\u00e4ger, auf der Bienenseite, am Obertr\u00e4ger und auf der bienenabgewandten Seite ins Internet \u00fcbertragen. Das obere Bild zeigt die vorkonfektionierten Temperatursensoren, das Mittlere Bild den Aufbau f\u00fcr den Labortest. Im unteren Bild ist die Anzeige im Imker-Panel gezeigt. Die zugeh\u00f6rige Waage sendet noch keine Daten. Noch zum Ende Januar soll das Thermoschied in einen Bienenstock und erste Daten zum Futterverzehr und zu Wanderungsbewegungen der Wintertraube liefern. Im Vorl\u00e4uferprojekt Biene40<\/a> wurde noch mit Temperaturlanzen gearbeitet, die jedoch ein Kabel aus der Beute erfordern. Das smarte Thermoschied hat Batterien und den Sender „an Bord“ und ben\u00f6tigt keine Kabel aus dem Bienenstock.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"Bild<\/p>\n

Abb. 10: Das erste PCB f\u00fcr Steel4Bees. Gedacht ist das PCB f\u00fcr „Umbaukits“, wenn eine vorhandene, nicht mehr funktionsf\u00e4hige Trachtwaage auf Steel4Bees umger\u00fcstet werden soll.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Abb. 11: Das best\u00fcckte PCB. Als Messverst\u00e4rker und Digitalisierer wird (derzeit) ein HX711-Board verwendet. Ein auf dem Board integrierter Temperatursensor erleichtert die (notwendige) Temperaturkompensation\u00a0 und gibt Hinweise \u00fcber die W\u00e4rmesituation am Bienenstand. Ein kleiner Mincrocontroller bereitet die Daten auf und stellt sie \u00fcber einen serielle Schnittstelle zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n

\"Das<\/p>\n

Abb. 12 Messaufbau f\u00fcr Linearit\u00e4tstests. Als Testgewichte kommen zwei Hanteln a 8,05 kg, zwei Sands\u00e4cke a 25 kg und das K\u00f6rpergewicht des Entwicklers zum Einsatz. Ein Mini Plus \u00dcberwinterungssystem dient als Messplattform, eine weitere Mini Plus Holzzarge als erstes Testgewicht. Der Prototyp ist Mittig unter der Last angebracht – sp\u00e4ter im Feld soll der W\u00e4gebalken am Beutenrand eingesetzt werden, so dass er nur das halbe Beutengewicht tr\u00e4gt. Die Tests erfolgten indoor bei konstanter Temperatur Ende Februar \/ Anfang M\u00e4rz 2025.<\/p>\n

\"Diagramm<\/p>\n

Abb. 13: Die Messreihe zeigt eine ausreichende Linearit\u00e4t bis zu einer Einzelbelastung von 140kg je W\u00e4gebalken.\u00a0 Die Erkl\u00e4rung der Varianz liegt bei\u00a0 R-Quadrat=99,99%. Im Schnitt tr\u00e4gt ein W\u00e4gebalken nur die H\u00e4lfte des Beutengewichts, daher w\u00e4re der hier getestete Prototyp f\u00fcr MIni Plus Beuten f\u00fcr ein Gesamtgewicht bis einer Viertel Tonne geeignet. Das wiegen selbst gute Wirtschaftsv\u00f6lker nicht.<\/p>\n

\"Bild<\/p>\n

Abb. 14: Stabilit\u00e4t und Robustheit sind wichtige Aspekte f\u00fcr Imker-Werkzeuge. Der Prototyp nimmt keinen Schaden, wenn ein Zwei Tonnen schwerer VW-Bus dar\u00fcber f\u00e4hrt. Die Zeitlupenaufnahme des Tests gibts auf youtube: https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=ogdDOpdYs_4<\/a><\/p>\n

\"Das<\/p>\n

Abb. 15: Die Trachtsch\u00e4tzer sollen mit einem Begleitblatt ausgeliefert werden, das die Kalibrierungsdaten und die Kennwerte f\u00fcr eine Temperaturkompensation enth\u00e4lt. Um einfach und schnell die Kalibrierung durchf\u00fchren zu k\u00f6nnen, wurde eine Kalibrierungseinrichtung aus Konstruktionsholz entwickelt und gebaut. Sie funktioniert im Prinzip wie ein Nussknacker. Durch das Hebelprinzip k\u00f6nnen auch ohne gro\u00dfe Gewichte sehr gro\u00dfe Kr\u00e4fte auf eine Waage ausge\u00fcbt werden. Hierdient ein mit Sand gef\u00fcllter Kanister mit 17,85 kg als Testgewicht, die Hebelkr\u00e4fte machen daraus 53,55 kg. So lassen sich leicht \u00c4quivalente von weit \u00fcber 100 kg erzeugen. Die Kalibrierungseinrichtung l\u00e4sst sich auch f\u00fcr Waagen anderer Hersteller verwenden<\/p>\n

.\"Steel4Bees<\/p>\n

Abb. 16.: Der W\u00e4gebalken. F\u00fcr die Transportsicherung werden noch pr\u00e4zise Bohrungen ben\u00f6tigt. Dazu gibt es eine Anzeichenschablone aus dem 3D-Drucker (Bildmitte, hellblau). Damit der Bohrer seinen Anfang findet, werden die mit einem Overhead-Projektor-Stift angezeichneten Punkte mit dem K\u00f6rner (im Bild rechts von der Anzeichenschablone) eingeschlagen. Die Bohrungen erfordern spezielle Kobalt-Bohrer (im Bild links vom Stift). \u00dcberstehende Grate werden mit dem Senker entfernt.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Abb. 17.: Die Bohrung auf der Standbohrmaschine. Die komplexe F\u00fchrung ist mittlerweile einem einfachen Holzwinkel als Bohrhilfe gewichen. Ist das Bohrloch sorgf\u00e4ltig gek\u00f6rnt, gelingt so quasi „aus der Hand“ eine pr\u00e4zisere Bohrung.<\/p>\n

\"Das<\/p>\n

Abb. 18.: L\u00f6tarbeiten. Sowohl das PCB als auch alle Anschl\u00fcsse werden derzeit noch in der Manufaktur von Hand verl\u00f6tet.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Abb. 19: Vier Prototypen mit leicht unterschiedlichen Transportsicherungen. Jede Art der Sicherung hat Vor und Nachteile.<\/p>\n

\"Das<\/p>\n

Abb. 20: Der Aufbau f\u00fcr die Kalibrierung. Mit drei unterschiedlichen Gewichten und bei zwei unterschiedlichen Temperaturen werden f\u00fcr die Kalibrierung je Waage sechs Messwertp\u00e4rchen erhoben erhoben. Mit einem abschnittsweise linearen Modell kann so aus den Messwerten auf der Plattform das Gewicht berechnet und die Temperaturabh\u00e4ngigkeit der W\u00e4gezellen herausgerechnet werden.<\/p>\n

\"Das<\/p>\n

Abb. 21: Vorbereitungen f\u00fcr die eurobee 2025. clabremo GmbH wird auf dem Stand F-121 von microsensys \u00a0den Brutwaben-Temperatursensor (entwickelt im Projekt Biene40<\/a>), eine Vespa-Velutina Fluglocheinengung und den „Trachtsch\u00e4tzer“ vorstellen. Mit der Wiegeeinrichtung k\u00f6nnen sich \u201eMaker\u201c unter den Imkern eine einfache Trachtwaage zusammenbauen. Auch die kann man auf dem Messestand anfassen..<\/p>\n

F\u00f6rderung<\/h2>\n

Das Projekt Steel4Bees wird gef\u00f6rdert im IGP.<\/a><\/p>\n

\"Das<\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Auf dieser Seite sind Bilder f\u00fcr Steel4Bees im Zeitablauf zusammengestellt. Das Titelbild zeigt einen fr\u00fchen Vorschlag einer innovativen W\u00e4gezellenanbringung. Zwischenzeitlich hat sich eine etwas andere Anordnung als praktikabler erwiesen. 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