CAD-Entwurf des Boeing 737-800 Overhead Panels
Projektübersicht
Ziel dieses Projekts war der möglichst originalgetreue Nachbau des Overhead Panels einer Boeing 737-800. Das Panel sollte nicht nur optisch dem Original entsprechen, sondern größtenteils funktional sein und direkt mit dem Microsoft Flight Simulator (MSFS) kommunizieren.
Im Mittelpunkt standen dabei die Konstruktion eines modularen Gehäuses, die Entwicklung einzelner Bedienelemente sowie die spätere Integration von Elektronik und Beleuchtung. Das Projekt bot die Möglichkeit, Erfahrungen in den Bereichen CAD-Konstruktion, additive Fertigung und mechanische Entwicklung zu sammeln.
Entwicklungsziele
Zu Beginn des Projekts wurden folgende Anforderungen definiert:
- möglichst originalgetreues Erscheinungsbild
- Anbindung an den Microsoft Flight Simulator
- funktionsfähige Schalter und Taster
- hinterleuchtete Beschriftungen
- modularer Aufbau
- einfache Wartung
- vollständige Fertigung im 3D-Druck, soweit möglich
Projektidee
Das Overhead Panel gehört zu den komplexesten Bedienelementen eines Verkehrsflugzeugs und umfasst zahlreiche Schalter, Anzeigen und Kontrollleuchten.
Anstatt lediglich eine dekorative Nachbildung zu erstellen, sollte ein Großteil der Bedienelemente tatsächlich mit dem Microsoft Flight Simulator verbunden werden. Dadurch sollte ein möglichst realistisches Bediengefühl entstehen und gleichzeitig ein besseres Verständnis der Systemarchitektur moderner Verkehrsflugzeuge vermittelt werden.
Da das vollständige Overhead Panel mehr als hundert Schalter und Anzeigen besitzt, wurde der Fokus auf die im Simulator am häufigsten verwendeten Bereiche gelegt.
Konstruktion
Der komplette Entwurf entstand in Fusion 360.
Als Grundlage dienten zahlreiche Referenzbilder des Originals, um die Positionen der Schalter, Beschriftungen und einzelnen Paneele möglichst exakt zu übernehmen.
Die einzelnen Paneele wurden mehrschichtig aufgebaut. Dadurch entstand eine modulare Konstruktion, bei der sich elektronische Komponenten später problemlos einbauen, austauschen oder warten lassen.
Bereits während der Konstruktion wurde darauf geachtet, ausreichend Platz für Kabel, LEDs, Schalter und weitere elektronische Bauteile vorzusehen.
Die Sandwich Bauweise der Paneele im Detail
Fertigung der Paneele
Alle Paneele wurden speziell für den 3D-Druck ausgelegt.
Die unteren Schichten wurden mit einer gewichtsoptimierten Struktur konstruiert, wodurch je Bauteil bis zu 40 g Material eingespart werden konnten. Trotz der Materialeinsparung blieb die notwendige Stabilität erhalten.
Diese Optimierung reduzierte nicht nur den Materialverbrauch, sondern verkürzte gleichzeitig die Druckzeit der einzelnen Komponenten.
Durch die Materialsparmaßnahmen sind die Linien die durch den 3D-Druck entstehen gut sichtbar
Entwicklung der Annunciatoren
Eine der größten Herausforderungen stellte die Herstellung der Annunciatoren dar. Das Original besitzt mehr als einhundert hinterleuchtete Anzeigen mit sehr feinen Schriftzügen.
Die größte Schwierigkeit bestand darin, eine Beschriftung zu erzeugen, die einerseits möglichst fein ist und andererseits ausreichend Licht durchlässt.
Bei der Recherche zeigte sich, dass viele professionelle Nachbauten die Schrift mittels CNC-Fräsen in Acrylplatten herstellen. Da mir keine CNC-Fräse zur Verfügung stand, musste eine alternative Lösung entwickelt werden.
Zunächst wurde der Druck mit einer 0,1-mm-Düse getestet. Die theoretisch höhere Auflösung erwies sich jedoch in der Praxis als ungeeignet. Vermutlich war der Filamentvorschub für die extrem feinen Bewegungen nicht präzise genug, sodass keine sauberen Schriftzüge entstanden.
Nach mehreren Versuchen wurde stattdessen eine 0,2-mm-Düse verwendet. Damit konnten deutlich bessere Ergebnisse erzielt werden. Obwohl die Qualität nicht vollständig an professionelle Fertigungsverfahren heranreichte, entstand eine funktionierende und für den geplanten Einsatzzweck ausreichende Lösung.
Geplante Elektronik
Die Annunciator sollten in den gleichen Farben wie beim Original beleuchtet werden. Darüber hinaus sollten sämtliche Schalter über einen Mikrocontroller mit dem Microsoft Flight Simulator verbunden werden, um die Systeme des Flugzeugs direkt bedienen zu können.
Durch den modularen Aufbau wäre eine spätere Erweiterung jederzeit möglich gewesen.
Herausforderungen
Während der Entwicklung traten mehrere technische Herausforderungen auf.
- originalgetreue Umsetzung der Paneele
- Herstellung hinterleuchteter Schriftzüge
- Material- und Gewichtsoptimierung
- Entwicklung einer wartungsfreundlichen Konstruktion
- Fertigung sehr kleiner Details im 3D-Druck
- Planung der kompletten Elektronikintegration
Viele dieser Probleme konnten durch mehrere Prototypen und unterschiedliche Fertigungsansätze erfolgreich gelöst werden.
Projektstatus
Die Konstruktion der einzelnen Paneele konnte weitgehend abgeschlossen werden.
Nicht umgesetzt werden konnte jedoch die tragende Unterkonstruktion, welche das komplette Overhead Panel oberhalb des Pilotensitzes halten sollte.
Geplant war eine Konstruktion aus Holzprofilen. Für deren Fertigung standen jedoch weder die notwendigen Maschinen noch ein geeigneter Arbeitsplatz zur Verfügung. Auch Anfragen bei Tischlereien und öffentlichen Werkstätten führten letztlich zu keiner praktikablen Lösung.
Aus diesem Grund wurde das Projekt zunächst pausiert.
Das nicht fertiggestellte Overhead Panel
Erkenntnisse
Obwohl das Projekt nicht vollständig abgeschlossen wurde, konnten zahlreiche praktische Erfahrungen gesammelt werden.
- Konstruktion komplexer Baugruppen in Fusion 360
- Entwicklung modularer Gehäusestrukturen
- Optimierung von 3D-Druckbauteilen
- Fertigung filigraner Bauteile
- Planung elektronischer Systeme
Fazit
Auch wenn das Projekt nicht vollständig abgeschlossen werden konnte, war es eine wertvolle technische Erfahrung.
Besonders die Entwicklung der modularen Konstruktion sowie die zahlreichen Versuche zur Herstellung der Annunciatoren haben gezeigt, wie wichtig systematisches Testen und das schrittweise Verbessern einer Konstruktion sind.