Archimedes Wind Turbine

Ich bin zwar kein Fussballfan, aber wenn man schonmal die Vorlage hat...
(Danke an Hofei für die Titelbilder)
Update: 11.05.2024 Die Files für Konsole und Deckel hinten ausgetauscht, waren nicht 16mm.
Sorry
Update: 13.08.2024 Ein paar Fahnen hinzugefügt: Archimedes Wind Turbine (New Vanes)
Update:02.06.2025 Konsole mit FreeCAD 1.0.1 überarbeitet. Parametrierbare Länge von 30mm bis ???mm

Hier handelt es sich um ein Windspiel, das man frei gestalten kann (siehe Beispiele).
Inspiriert von dieser Archimedesspirale habe ich das an meine Vorstellung
etwas angepasst.

Gedruckt habe ich mit PETG (wg. Outdoor), sliced mit dem Prusaslicer 2.7.4. 
Meine Zeichnungen habe ich mit FreeCAD erstellt (liegen bei).

Material:
2 Inbusschrauben M2,5 x 10mm
2 Muttern        M2,5
2 Madenschrauben M3   x 4mm  
2 Madenschrauben M3   x 5mm  
4 Inbusschrauben M4   x 30mm 
4 Mutter         M4
1 Messingstange  4mm  x 83mm  (Steg - Halter)
1 Messingstange  4mm  x 188mm (Halter - Archimedes Spirale)
Die Schrauben und Muttern sollten bei Outdoor-Montage aus Edelstahl sein.
Eine kleine Tube Sekundenkleber (Gel)

Werkzeug:
Bohrer 4mm
Bohrer 4,2mm
Inbus 1.8 (für M3 Madenschrauben)
Inbus 2.0 (für M2,5 Inbusschrauben)
Inbus 3.0 (für M4 Inbusschrauben)
2 Wäscheklammern
Schraubstock(?)

Filament: PETG (Weil das Hitze- und UV-beständiger als PLA ist).
Nozzle 0,4mm
Layer 0,2mm
Infill 15%
Farben: Schwarz, Weiß, Rot, Gelb-Transparent

Achtung: Die 3mf-Files wurden für den Drucker Prusa MK4 gemacht, ggf. anpassen.
Deshalb habe ich die Plattenbelegung als STL-File mal dazu gepackt.

Spirale:
Gibt es nur als stl- und 3mf-File
Unten Schwarz, ab Schicht 267 Rot, ab Schicht 533 Gelb
Layer 0,2mm
Boden u. Oben 5 Schichten
Vertikal reichen hier 3 Schichten
Archimedes_152.stl
Archimedes_152_33_33_33_DE_MK4.3mf

Halter:
Alle Teile, die man benötigt, die Abstandshalter sind doppelt
(Weil man die im Gras oder auf der Strasse selten wieder findet).
Halter_05+Deckel_05_+_Abstandshalter.stl
Halter_05+Deckel_05_+_Abstandshalter.3mf

Fahnen:
Die Logos habe ich im Slicer aufgesetzt, wenn man nur 2 Farben druckt,
ist das einfacher.
Fahnen (1,8mm Gesamthöhe, 0,6mm für SVGs und Rand)
Fahne_139_1.8_0.6_DFB_V02_A+B.3mf
Fahne_139_1.8_0.6_DFB_V02_A+B.stl
Fahne_139_1.8mm_Leer_V02_A.FCStd
Fahne_139_1.8_0.6_leer_V02_A.stl

Konsole:
Beide Ausrichtungen, incl. Klemmring und Wandhalterung.
Layer 0,2mm
Infill 15%
Füllmuster Gradlinig
Perimeter 5 Schichten (Vertikal, Boden, Oben)
Parametrierbar in FreeCAD mittels Spreadsheet.
Konsole_V05_Vorn_+_Hinten_blank.3mf
Konsole_V05_Vorn_+_Hinten_Text.3mf
Konsole_V05_Vorn_+_Hinten_Blank.stl

Fangen wir mal mit dem dekorativsten an, der Archimedesspirale.
Die Spirale selbst kommt von hier:
https://www.thingiverse.com/thing:2872736
und an die Größe der Spirale von Stuart800 angepasst. Das liegt daran,
damit man den Halter noch aufs Druckbett bekommt.
Ich habe die Spirale mit großzügigen Support gedruckt, aber nicht zur 
Unterstützung sondern um die Flügelkanten unten zu halten.
Erklärung: Die Flügelkanten zogen sich bei mir nach oben (Heißes Filament 
auf kaltes Filament). Und irgendwann war die Spannung so groß das 
die Flügelkante neben die Düse gesprungen ist. 
Folge: Der Rest war ein Wollknäuel, da der Drucker eine Zeitlang ohne 
Aufsicht war.

Für die DE-Spirale habe ich die Anzahl der Layer einfach durch 3 geteilt
(Schwarz, Rot, Transparent Gelb).


Eine E(spana)-Spirale habe ich mal mit: 
22,5% 50% 22,5% (Transparent Rot, Transparent Gelb, Tranparent Rot)
erstellt.

Daneben befindet sich ein kleiner Knubbel, der als unteres Ende der 
Spirale dient. Er benötigt aber noch ein M3-Gewinde in den seitlichen
Löcher. Ich habe die mit einer M3-Inbusschraube geschnitten 
(d.h. einfach reingedreht). Aber nicht mit dem Akkuschrauber, das wird 
zu heiß! Die Gewindelöcher sind für die M3 x 4mm Madenschrauben.
Einen Gewindeschneider habe ich nicht benutzt weil der in die geschmolzene
Struktur schneidet. Eine Schraube presst das Material zur Seite. Und da 
sie das nicht ganz kann, hat man noch eine kostenlose Schraubensicherung.

Der Knubbel wird dann auf das untere Ende der Spirale geklebt.


Am besten stellt man das Teil dann in eine ruhige Ecke zum aushärten.

Die Konsole ist so lang ausgelegt, das sich die Spirale samt Anhang drehen 
kann. 
Bei den beiden Stegen ist der einzigste Unterschied von welcher Seite
man die anschraubt. 
Links oben ist ein Reduzierstück von 16mm auf 12mm.

Nach dem Druck sollte man das Loch vorne an der Konsole mit 
dem 4,2mm Bohrer vorsichtig aufbohren. Die M4-Muttern sollte man mit 
einer M4-Schraube in die Sechskantlöcher einpressen (Einfach von 
hinten reinschrauben).
Ich habe das ein bißchen eng gemacht damit man die Muttern bei der Montage nicht verliert.

Bei den Klemmring werden die Madenschrauben M3x5mm eingesetzt, auch hier 
muss das Gewinde erst noch "geschnitten" werden.

Mit dem Pruaslicer gibt es noch die Möglichkeit einen Text auf den Steg 
zu schreiben. Dazu habe ich den Steg um -90° auf die Seite gelegt und 
dann den Buchstaben "T" gedrückt. Dann erscheint ein Menü mit dem man
Text und Font eingeben kann. In Position verschieben kann man das in
dem Kasten "Teilbearbeitung". Hier mal ein Beispiel:
Aufgeprägt:



Eingeprägt


Dann wieder in die ursprüngliche Lage zurückdrehen.
Ab jetzt muss man das zum Text ändern nicht mehr drehen.



Den Font findet Ihr hier: https://www.dafont.com/chinacat.font

Beim Halter muss nach dem Druck das Loch unten mit 4,0 mm aufgebohrt 
werden, aber Achtung nicht durchbohren, sind nur 40 mm. Hier wird die
83 mm Messingstange mit sanfter Gewalt hineingedrückt. Aber vorher
die Stange entgraten. (Tip: 40mm mit Stift markieren)
Die beiden oberen Löcher werden mit 4,2mm aufgebohrt.
Die Löcher für die M2,5er Schrauben kann man jetzt schonmal freimachen,
aber die Fahne noch nicht befestigen.

Die Fahne besteht aus 2 Teilen, beide kann man zusammen drucken.
Hier findet ab 1,4mm (Layer 7) ein Schichtwechsel statt.

Dann gibt es noch eine Wandhalterung, sie ist aber noch nicht getestet.
Die vielen Löcher sind zum Befestigen an einer Wand oder Latte oder ...
Warum so viele? Zum einen um Filament zu sparen, zum anderen damit man
nicht für jede Zaunlatte eine neue Halterung drucken muss.
In dem Zapfen gefinden sich 5 kleine (0,1mm) Löcher die man von aussen
nicht sehen kann. Sie dienen zur höheren Belastbarkeit des Zapfens.




Hier ist es sinnvoll die Konsole mit den Schraubenlöchern vorn zu drucken.

Mit dem Zusammenbau kann man z.T. während des Druckes anfangen.
Zuerst die Spirale und während man den Halter druckt kann man den Knubbel 
bearbeiten und kleben.

Wenn der Steg in Arbeit ist kann man die Löcher im Halter aufbohren
und die Messingstange auf Maß sägen und entgraten.
Und schonmal die Spirale einpassen. Ich habe die Messingstange von der 
Fahnenseite in die Löcher geschoben, einen 3,6mm Abstandshalter auf die 
Stange geschoben. Dann die Spirale, auf der anderen Seite wieder einen 
3,6mm Abstangshalter und dann durch das Loch auf der anderen Seite des 
Halters schieben.
Die Spirale muss sich ganz leicht drehen, am besten hat sie ein ganz 
leichtes Spiel wenn sie eingehängt ist. Wenn nicht, kann man etwas von 
den Spitzen der beiden Enden etwas abfeilen.
Sobald das klappt, hält man den Halter an der Fahnenseite hoch, und 
drückt mit dem Daumen auf(in) das Loch für die Messingstange und zieht die
Madenschrauben (M3x4mm) !vorsichtig! an (Die Gewinde halten nicht viel 
aus). Der Daumen dient dazu das die Messingstange nicht an der Fahne reibt,
also eine kleine Lücke schafft.

Jetzt kann man die Fahne montieren. Einfach die M2,5x10mm durch die
Löcher am Halter, die beiden Fahnen (richtig herum) mit dem Deckel 
verschrauben. Noch nicht anziehen. Erst die beiden Fahnen ausrichten 
und jetzt erst festziehen. Wenn alles richtig sitzt, kann man die
Flügel am Ende mit einem Tropfen Sekundenkleber fixieren. Wäscheklammern
könnten da hilfreich sein.

Wenn man einen schönen Platz gefunden hat den Steg montieren, den 
Halter in das Loch stecken (mit dem 6mm Abstandshalter) und das mit dem 
Klemmring von unten sichern. Einen kleinen Spalt lassen.

Zusammen montiert sieht das dann etwa so aus wie auf den ersten beiden Bildern.

Achja, der kleine Schraubstock kommt von hier: 
https://www.printables.com/de/model/51074-fast-operation-vise
oder
https://www.printables.com/de/model/518254-machine-vise-with-printed-bolt-holes

Als Remix gebe ich hier den Remix von Stuart800 an, weil der mich zu dieser
Spirale inspiriert hat. Und von Lukass, von dem die Originalspirale ist.

Update 02.06.2025:

Man braucht nur das Mass Reck_l zu ändern.
Fotos siehe Bildergalerie, hier wurde die 30er Konsole einfach umgedreht.
Achtung: Alle anderen Zeichnungen wurden noch nicht auf FreeCAD 1.0.1 konvertiert.

English, translated by deepl.com

I'm not a soccer fan, but if you already have the template…
Update: 2024.05.11 Replaced the files for the console and lid (rear Side), were not 16mm.
Sorry
Update: 2024.08.13 Some new Vanes Archimedes Wind Turbine (New Vanes)
Update:2025.06.02 Redraw Konsole with FreeCAD 1.0.1 Parametric length from 30mm to ???mm.

This is a wind chime that can also be designed differently (see Example-Pictures).
Inspired by this Archimedes spiral, I have adapted it to my imagination.

I printed with PETG (for outdoor use), sliced with Prusaslicer 2.7.4. 
I created my drawings with FreeCAD (enclosed).

Material:
2 Allen screws M2.5 x 10mm
2 nuts M2.5
2 grub screws M3 x 4mm  
2 grub screws M3 x 5mm  
4 Allen screws M4 x 30mm 
4 nuts M4
1 brass rod 4mm x 83mm (bar - holder)
1 brass rod 4mm x 188mm (holder - Archimedes spiral)
The screws and nuts should be made of stainless steel for outdoor installation.
A small tube of superglue (gel)

Tools:
Drill 4mm
4.2mm drill bit
Allen key 1.8 (for M3 grub screws)
Allen key 2.0 (for M2.5 Allen screws)
Allen key 3.0 (for M4 Allen screws)
2 clothespins
Vice(?)

Filament: PETG (Because it is more heat and UV resistant than PLA).
Nozzle 0.4mm
Layer 0,2mm
Infill 15%
Colors: black, white, red, yellow-transparent

Attention: The 3mf files were made for the Prusa MK4 printer, adapt if necessary.
Therefore I have added the plate assignment as an STL file.

Spiral:
Only available as stl and 3mf file
Bottom black, from layer 267 red, from layer 533 yellow
Layer 0,2mm
Bottom and top 5 layers
Vertically 3 layers are sufficient here
Archimedes_152.stl
Archimedes_152_33_33_33_DE_MK4.3mf

Holder:
All the parts you need, the spacers are double
(Because you rarely find them in the grass or on the road).
Holder_05+cover_05_+_spacer.stl
Holder_05+cover_05_+_spacer.3mf

Flags:
I placed the logos in the slicer, if you only print 2 colors,
is easier.
Flags (1.8mm total height, 0.6mm for SVGs and border)
Fahne_139_1.8_0.6_DFB_V02_A+B.3mf
Fahne_139_1.8_0.6_DFB_V02_A+B.stl
Fahne_139_1.8mm_Leer_V02_A.FCStd
Fahne_139_1.8_0.6_leer_V02_A.stl

Bracket:
Both orientations, incl. clamp ring and wall bracket.
Layer 0,2mm
Infill 15%
Infill pattern Straight
Perimeter 5 layers (vertical, bottom, top)
Parameterizable in FreeCAD using spreadsheet.
Konsole_V05_Front_+_Back_blank.3mf
Konsole_V05_Front_+_Back_Text.3mf
Konsole_V05_Front_+_Back_Blank.stl

Let's start with the most decorative one, the Archimedes spiral.
The spiral itself comes from here:
https://www.thingiverse.com/thing:2872736
and adapted to the size of Stuart800's spiral. This is because
so that you can still get the holder onto the print bed.
I printed the spiral with generous support, but not for support 
support but to keep the wing edges down.
Explanation: The edges of the wings pulled upwards in my case (hot filament 
on cold filament). And at some point the tension was so great that 
the wing edge jumped next to the nozzle. 
Result: The rest was a ball of wool, as the printer was left unattended 
for a while. 

For the DE spiral, I simply divided the number of layers by 3
(black, red, transparent yellow).


I created an E(spana) spiral with: 
22.5% 50% 22.5% (Transparent Red, Transparent Yellow, Transparent Red).

Next to it is a small knob that serves as the lower end of the spiral. 
end of the spiral. However, it still needs an M3 thread in the side holes.
holes. I cut these with an M3 Allen screw 
(i.e. simply screwed them in). But not with a cordless screwdriver, that gets 
too hot! The threaded holes are for the M3 x 4mm grub screws.
I didn't use a tap because it cuts into the melted structure.
structure. A screw presses the material to one side. And since 
it can't do that completely, you still have a free screw lock.

The knob is then glued to the lower end of the spiral.


It is best to place the part in a quiet corner to harden.

The bracket is designed to be long enough to allow the spiral and attachment to rotate. 
can rotate. 
The only difference between the two bars is from which side you screw them on.
you screw them on. 
At the top left is a reducer from 16mm to 12mm.

After printing, the hole at the front of the console should be carefully 
the 4.2mm drill carefully. The M4 nuts should be pressed into the 
M4 screw into the hexagonal holes (simply screw in from behind). 
from behind).
I did this a little tightly so that you don't lose the nuts during assembly.
nuts during assembly.

The grub screws M3x5mm are used for the clamping ring, here too 
the thread still has to be "cut".

With the Pruaslicer there is also the option of writing a text on the bridge. 
on the bar. To do this, I placed the bar on its side by -90° and 
then pressed the letter "T". A menu then appears with which you can
enter text and font. You can move this into position in the
the "Partial editing" box. Here is an example:
Imprinted:



Embossed:


Then rotate back to the original position.
From now on you no longer need to rotate it to change the text.



You can find the font here: https://www.dafont.com/chinacat.font

After printing, the hole at the bottom of the holder must be drilled out to 4.0 mm. 
but be careful not to drill through, it is only 40 mm. Here the
83 mm brass rod is pressed in with gentle force. But first
deburr the rod. (Tip: mark 40 mm with a pencil)
The two upper holes are drilled out to 4.2 mm.
The holes for the M2.5 screws can now be cleared,
but do not attach the flag yet.

The flag consists of 2 parts, both can be printed together.
A layer change takes place here from 1.4 mm (layer 7).

There is also a wall bracket, but this has not yet been tested.
The many holes are for attaching to a wall or batten or ...
Why so many? Firstly to save filament, and secondly so that you don't have to
not have to print a new holder for every fence rail.
There are 5 small (0.1mm) holes in the peg that cannot be seen from the outside.
cannot be seen from the outside. They serve to increase the load-bearing capacity of the spigot.



Here it makes sense to print the bracket with the screw holes at the front.

The assembly can be started partly during printing.
First the spiral and while you are printing the holder you can work and 
glue the knob.

When the bar is in progress, you can drill out the holes in the holder
and saw the brass rod to size and deburr it.
And fit the spiral. I pushed the brass rod into the holes from the 
the holes from the flag side, pushed a 3.6 mm spacer onto the rod. 
rod. Then the spiral, on the other side again a 
3.6mm spacer and then through the hole on the other side of the holder. 
holder.
The spiral must turn very easily, it is best if it has a very slight 
play when it is hooked in. If not, you can remove some of the 
file off the tips of the two ends.
As soon as this works, hold the holder up on the flag side and 
press your thumb into the hole for the brass rod and tighten the grub screws (M3x4).
the grub screws (M3x4mm) !carefully! (the threads can't withstand much). 
much). The thumb serves to prevent the brass rod from rubbing against the flag,
so it creates a small gap.

Now you can mount the flag. Simply thread the M2.5x10mm through the
holes on the holder, screw the two flags (the right way round) to the cover 
with the cover. Do not tighten yet. First align the two flags 
and only now tighten. If everything is correctly positioned, you can fix the
wings at the end with a drop of superglue. Clothespins could be 
helpful here.

Once you have found a nice spot, mount the bar, insert the 
holder into the hole (with the 6mm spacer) and secure it from below with the 
clamping ring from below. Leave a small gap.

Assembled, it looks something like the first two pictures.

Oh yes, the small vice comes from here: 
https://www.printables.com/de/model/51074-fast-operation-vise
or
https://www.printables.com/de/model/518254-machine-vise-with-printed-bolt-holes

As a remix, I'm using the remix by Stuart800 here, because it inspired me to create this
inspired this spiral. And by Lukass, who wrote the original spiral.

Update 2025.06.02

All what You need is to change the Parameter Reck_l.
Photos are in the Picture-Gallery. Here are the Console simply flipped.
Attention, all other Drawings are not converted to FreeCAD 1.0.1.