Konstruktion Labormaschine 2020

Aus Technische Beeinflussbarkeit der Geschmacksache Kaffee
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Entwicklung einer labortechnischen Espressomaschine

Verfasser

Tobias Blädel
Til Ahlgrim
Lukas Ankner
Yasin Bolat
Fabian Weber
Florian Michal

Einleitung

Durch die immer besser werdenden Technologien heutzutage, werden auch die Anforderungen an elektrische Maschinen immer höher. Somit ist es wichtig, dass sich eine Maschine auf dem Markt gegenüber zahlreicher Konkurrenz durchsetzen kann. Dies gelingt allerdings nur, wenn die dahinterstehende Entwicklung ein Erfolg war. Dazu gehören sowohl die Abstimmung aller Komponenten zueinander, als auch die Entwicklung bzw. Verbesserung von bestehenden Technologien und Innovationen.

Damit alle Komponenten einen Platz einnehmen können, an dem sie einen aufgeräumten Eindruck erwecken, ist der Bau eines Grundrahmens von hoher Wichtigkeit. Zudem ist dieser für die Stabilität und die Größe der gesamten Maschine zuständig. Zu klein darf dieser demnach nicht werden, um keine Stabilität zu verlieren und zu groß wäre die Maschine unhandlich.

Es sollen die Grundrahmen für die Variante „Labor“, „Home“ und „Style“ entwickelt werden, wobei möglichst viele Gleichteile verwendet werden sollen. Der Platzbedarf orientiert sich an der „Dalla corte mina“, welche bereits auf dem Markt ist.

Das Herzstück einer jeden Espressomaschine ist der Boiler, welcher für die Warmwasserversorgung und zur Heißdampfentnahme dient. Die Boiler müssen deshalb genau ausgelegt werden, um mit den Anforderungen der Konkurrenz mithalten zu können. Es werden ein 1,8 l, 3,6 l und 7,2 l Stahlboiler sowie ein Borosilikatglasboiler mit einem Volumen von 1,99 l ausgelegt und konstruiert, sodass jeweils ein Prototyp daraus gebaut werden kann.

Um die Maschinen perfekt auf sich abzustimmen wird zusätzlich noch eine Brühgruppe auskonstruiert. Auch verschiedene Modelle eines wärmeisolierenden Siebträgers werden entworfen. Diese werden ebenfalls so konzipiert, dass Prototypen daraus angerfertigt werden können.

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
2 Konstruktion und Auslegung der Boilervarianten
2.1 Borosilikatglasboiler
2.1.1 Grundlegende Funktionsweise
2.1.2 Grundaufbau, Abdichtung und Verspannung
2.1.3 Durchführungen und Sensorik
2.1.4 Festigkeitsrechnungen und Berechnung der Verspannung
2.2 Edelstahlboiler
2.2.1 Isolierung
2.2.2 1,8l Boiler
2.2.3 3,6l Boiler
2.2.4 7,2l Boiler
2.3 Heizelemente
2.4 Wasserwendeln
2.4.1 Thermische Auslegung
2.4.2 Berechnung des Druckverlusts
2.4.3 Vergrößerung durch Innendruck
2.5 Lessons Learned
2.6 Ausblick und weitere Aufgaben
3 Konstruktion des kalten Siebträgers
3.1 Konstruktion des Auslaufs als 3-Teile-Prinzip
3.1.1 Innenring
3.1.2 Außenring
3.1.3 Auslauf
3.1.4 Auslauf Alternativ
3.2 Modelle für den 3D-Druck
3.2.1 Innenring, Außenring, Auslauf – kombiniert
3.2.2 Siebträger mit Auslauf
3.2.3 Festigkeitsnachweis der Schwachstelle am 3D-Modell
4 Konstruktion der Brühgruppe
4.1 Brühgruppeneinsatz
4.2 Siebträgeraufnahme
4.3 Trägerblech
4.4 Brühgruppe aus PA12
4.5 Festigkeitsberechnung kalte Brühgruppe
4.6 Ausblick und weitere Aufgaben
5 Konstruktion der Grundrahmen
5.1 Variante Labor und Home
5.1.1 Funktioneller Aufbau
5.1.2 Konstruktion des Grundrahmens
5.2 Variante Style

Dateien

Datei:20200922 Projektdokumentation Espressomaschine SoSe 2020.pdf