Voltigierpferd der besonderen Art

Wie heuzutage üblich, habe Ich mir zuerst einige Bilder im Internet angeschaut (googeln: „Voltigierpferd Holz“).

Die meisten Voltigierpferde bestehen aus einem runden Zylinder, der horizontal angeordnet ist, den Körper des Pferdes darstellt und mit Beinen, Hals und Kopf ergänzt wird. Tja, ziemlich einfach, dachte ich zuerst...

Aber, um ehrlich zu sein, keins der gefundenen Modelle hat mir richtig gefallen. Was ich da für Beispiele gefunden habe (viele von Ihnen kann man auch im Internet für Preise ab ca. €250,- kaufen ) waren für mich nicht „caballito“ genug (caballito= spanisch für Pferdchen). So sieht doch kein Pferd aus! sagte ich mir. Naja, es muss doch nur den Zweck erfüllen kann man ja sagen.

Selbstveständlich, bei so einem „Gerät“ muss ein Kompromiss zwischen Funktionalität und Ästhetik ...und auch die Kosten(!) gefunden werden. Unter Funktionalität verstehe ich natürlich auch die Sicherheit, die Stabilität, die Robustheit. Schließlich sollen Kinder daran spielen und üben, ohne sich zu verletzen. Aber es muss auch m.E. halt wie ein Pferd aussehen... und das war für mich das Problem mit den üblichen Konstruktionen.

Besoderns die Beine störten mich... kein Pferd spreizt die Beine auf dieser Art und Weise, wenn es steht. Tja, wie kann man es aber besser machen? Auch im Internet gibt es einige gute Beispiele und Anleitungen, wie man üblicherweise vorgeht. Trotzdem, wollte ich etwas ganz anderes... und es wurde wirklich ganz anders!

Die „zündende“ Idee kam als meine Tochter zu Weihnachten von meiner Schwester ein kleines mechanisches Pferd mit Puppe bekam: „Barbie Futter und Schmusespaß Tawny“ heißt das Set.

Das kleine Pferd Tawny besitzt eine Mechanik mit deren Hilfe der Hals und der Kopf sich bewegen können. Cool! Dachte ich. So etwas im groß wäre doch super. Ich wollte mir unbedingt die Mechanik im Innern des Pferdes anschauen, also baute ich es heimlich auseinander und so kamen mir einige Ideen für mein Pferdeprojekt in den Kopf. Übrigens, da ich beim Auseinanderbauen des Tawnys überall ganz häßliche Kratzspuren erzeugte, musste ich leider ein ganz neues besorgen. So sind die ersten Kosten des Projektes entstanden.

Als erstes ist mir aufgefallen, dass die Konstruktion von Tawny auf einer Grundplatte mit vier Beinen besteht. Dabei stehen die Beine in einer sagen wir „natürlichen“ Position (im Vergleich zu den unnatürlich ausgespreizten Beinen der üblichen Holzpferdkonstruktionen). Trotzdem ist das Pferdchen seinem Maßstab entsprechend sehr stabil.

Desweiteren habe ich bemerkt, dass im unteren Bereich keine Symetrie vorhanden ist, d.h. jedes Bein hat eine eigene Form und Position, wie in der Realität. Also das ist schon mal ein Prinzip, dass ich auch anwenden möchte.

Wie oben beschrieben war ich von der Mechanik von Tawny „fasziniert, da die Bewegung des Halses und des Kopfes, die natürliche Bewegung nachempfindet. D.h. wenn der Hals nach unten geht, streckt sich der Kopf nach vorne. Hierzu kann man sich den Bewegungsablauf an zwei Drehpunkten vorstellen. Der erste Punkt liegt im Brustbereich des Pferdes. Um diesen Punkt dreht sich der Hals. Der zweite Punkt ist am oberen Ende des Halses im Kopfbereich. Um letzteren dreht sich der Kopf nach vorne, wenn der Hals sich nach unten bewegt.

Ganz schnell habe ich aber erkannt (und akzeptiert), dass ich die Mechanik von Tawny nicht im großen Maßstab nachbilden kann. Zudem wollte ich ja auch selbst kreativ werden ;-) ... Also habe ich mir nur die Grundprinzipien gemerkt: 1.) Stabilität trotz unsymetriche (natüriche) Anordnung der Beine und 2.) Bewegliche Hals und Kopf.
Also fing ich an mir Gedanken zu machen. Ich habe dazu eine Skizze über die Hals/Kopf Bewegung erstellt, die ein 2D Schnittprofil eines Pferdemodells durch eine imaginäre Mittelebene darstellt (siehe Bild).

An der Skizze kann man die zwei Drehpunkten betrachten. Ebenso wird klar dass mindestens zwei bewegliche Teile erfoderlich sind, wenn der Körper statisch betrachtet wird.

Das ganze habe ich in Algodoo nachmodelliert (siehe Video)

Nun kommt die weitere entscheidende EDV-Unterstützung: Ich habe mit Hilfe eines 3D CAD Programms das Pferd im Rechner mitgestaltet. So können Abmessungen, Materialbedarfe, etc. im Vorwege bestimmt werden. Ich benötigte zunächst ein 3D Modell eines Pferdes, also habe ich im weltweiten Netz gesucht und viele kostenpflichtige aber ebenso einige kostenlose Pferdmodelle in 3D gefunden. Einige waren leider symetrisch, andere hatten eine Haltung, die die erforderliche Stabilität eines Voltigierpferdes nicht zu entsprechen schienen.

Ich habe mich letzendlich für ein frei verfügbares 3D Modell entschieden (siehe Foto). Das von mir ausgesuchte 3D Modell eines Pferdes kann man hier kostenlos downloaden

http://arch3dmodels.com/small-horse-3d-model-100.html

Aber die hier beschriebene Vorgehensweise könnte man sicherlich genauso mit einem ähnlichen 3D Modell anwenden.
Leider ist die Haltung des Kopfes nicht passend für die geplannte Bewegung, da dieser nach links (vom Pferd aus gesehen) gerichtet ist. Also musste ich dem Pferd den Kopf „abhacken“ (und später, wie wir sehen werden, den Kopf eines anderen Pferdes einzusetzen).

Nach dem Skalieren und korrekten Positionierens, musste ich die Daten „bereinigen“. D.h. die unötigen 3D Grundlemente (Facetten) entfernen, damit man aus dem 3D Grundelemente einigemaßen saubere Flächen (Maschen) erzeugen kann. Sinn und Zweck der „Geometriebereinigung“ ist es, das Modell an verschiedenen Stellen schneiden zu können somit „saubere“ Konturen (Kurvenabschnitte) zu erzeugen. Wie wichtig diese Konturen sind, werden wir später sehen.

Als erstes mussten die Abmessungen des zu bauenden Pferdes festgelegt werden. Also habe ich mich zunächst an die Körpergröße meiner Tochter gerichtet. Aber dann überlegte ich, hmm sie wächst ja...und in der Reitschule übt sie sowieso an einem „großen“ Pferd. Andererseits, so groß, d.h. in realer Größe, wollte ich das Pferd nicht bauen. Also wählte ich Abmessungen zwischen Pony und „großem“ Pferd. Die resultierenden Abmessungen sind ca. 1,60m lang, 60 cm breit und 1,3m hoch (bis zum Rücken).

Ausgehend vom 3D Modell habe ich angefangen die Bausteine zu entwerfen. Für die Position der sogenannte „Grundplatte“ habe ich mich an die Abmessungen des gewählten Materials für die Beine orientiert (siehe später). Ebenso musste berücksichtigt werden, dass im oberen Teil ausreichend Platz für die Mechanik des Halses zur Verfügung steht. Die Position des Beinenmaterials wurde jeweils so gewählt, dass der zentral tragende Teil des Beines erfasst ist. Später wird man die an den Seiten übrig bleibenden Stellen mit (ggf. anderem Material) nach modellieren.

Nun geht es ans Eingemachte. Zunächst muss wie gesagt eine Grundplatte mit vier kräftigen Beinen, die stabil genug sind, um einen Mensch zu tragen, gebaut werden. Nächster Schritt: Materialauswahl. Holz? Natürlich!. Ich dachte für die Beine musste unbedingt Massivholz sein, da das Pferd im Außenbereich aufgestellt wird und ich da beim Leimholz meine Bedenken habe (bin jedoch kein Holzprofi). Nach langer Suche habe ich mich für sog. Gartenschwellen aus Lärche (Querschnitt 200mmx60mm und 1m lang) entschieden. Ich habe im Baumarkt €11,90,- pro Stück bezahlt.

Im 3D Modell habe ich die Konturen an den vier modellierten „GartenSchwellen“ generiert, um diese Später mit Hilfe eines Übertragungsrasters am Holz im richtigen Maßstab zu zeichnen.

Die Beinprofile werden dann mit Hilfe einer Stichsäge ausgeschnitten. Hierfür muss natürlich eine geeignetes Sägeblatt verwendet werden, um das dicke Holz zu schneiden und gleichzeitig die Kurven sauber hinzubekommen ohne das Material zu beschädigen.
Daran denken, nach jedem Schnitt immer schön die Kanten mit Schmiergelpappier abschleifen, um keine scharfen Kanten übrig zu lassen, woran sich jemand verletzen könnte(!).

Für die Grundplatte wird ein sehr stabiles Holz benötigt, welches auch der Witterung standhält, nicht ablättert und trotzdem mit einer relativ kleinen Plattenstärke robust genug ist. Hier musste ich auch im Bauhäusern lange suchen und mich beraten lassen, bis ich mich für eine Siebdruckplatte (10mm stark) entschieden habe. Diese sind allerdings relativ teuer (ca. €25,- pro qm), aber sind wasserfest und sehr robust (werden oft für Autoanhänger verwendet). Die Abmessungen sind aus dem 3D Modell entnommen. Die Kontur wurde hier auch mittels eines „Rasters“ auf das Holz übertragen. Nur die Punkte die zur Nachbildung der Kurve erforderliche sind, werden übertragen. Als Schiffbauingenieur ist mir die Prozedur geläufig, da Spanten eines Schiffes früher in ähnlicher Form entworfen wurden.

Zum Zeichnen auf dem dunklen Holzplatte habe ich einen gelben Wachsstift verwendet. Die Punkte sind mit einem leuchtenden Orange (Textilstift) gut sichtbar. Die genauen Stellen, an den die Beinen mit der Grundplatte verbunden werden, sind ebenso aus dem 3D CAD Modell entnommen worden. Nun kann man einen ersten Eindruck gewinnen wie das ganze aussieht.

Nun steht das „Pferd“ zum ersten Mal. Jedoch ist es noch sehr wackelig. Falls es nichts wird, könnte man es mindestens als Arbeitstisch verwenden ;-).

Für die Verbindung Grudplatte/Beine habe ich sogenannte Tellerkopfschrauben 80x8 verwendet. Da hatte ich noch welche übrig, die vor drei Jahren mit einem Spielplatzbaukasten mitgeliefert wurden.

Um die Stabilität und Steifigkeit der Konstruktion zu gewährleisten musste ein „Verbindunsrahmen“, eine Art „Gerüst“ oder „Skelett“ entworfen werden. Es hat in diesem Fall die Form eines Doppel-T. Aufgrund der Unsymetrie und der Position der Beine ist die Rahmenkonstruktion recht „schräg“. Da die Querträger vom Mitte Bein bis Mitte des jeweils gegenstehenden Beines gehen. Die Rahmenkonstruktion habe ich zunächst am Rechner (CAD) entworfen.

...und dann aus Holzresten zusammengebaut. Ich hatte zufällig noch Balkenreste, die vor zwei Jahren zum Transport meines Carports-Bausatzes mitgeliefert wurden.

Um die Rahmenkunstruktion bündig mit der Oberkante der Beine verbinden zu können müssen noch Aussparungen an den Beinen ausgeschnitten werden. Hierbei habe ich mit Beitel und Hammer geearbeitet. Wichtig hierbei ist, dass die Ausparungen auch „schräg“ in das Holz eingarbeitet werden, damit die Querträger festsitzen können. Hier ist höchste Konzentration und „Präzision“ gefragt.

Die Beinen werden dann ebenso mit Tellerkopfschruben mit Schrauben an den Verbindungsrahmen befestigt. Wenn man im Foto genauer hinschaut, kann man erkennen, dass ich zunächst bei den vorderen Beinen die Ausparungen jeweils an der falschen Seite ausgeschnitten habe! Nicht so schlimm. Aber doppelte Arbeit musste nicht sein.
Die Verbindung Grundplatte zu der darunterliegenden Rahmenkonstruktion erfolgte mit sog. Sechskantkopf Bohrschrauben. Da hatte ich noch jede Menge übrig vom Carport Bauprojekt. Natürlich überall immer vorbohren, um das Holz nicht zu beschädigen. Die Siebdruckplatte mit einer größeren Bohrung als für die Rahmenkonstruktion vorbohren damit das Schrauben leichter geht...ich weiß viel Arbeit, aber es lohnt sich die Zeit zu investieren.

Nun steht das Pferd zum zweiten Mal. Es ist doch recht stabil geworden. Ich konnte mich darauf stellen und die Konstruktion wirkte ziemlich robust. Bis hier also läuft alles mehr oder weniger wie „geschmiert“ und man ist optimistisch geworden.
Nun machen wir uns an den oberen Teil ran...

Wie man sich denken kann, bezeichne ich als den „oberen Teil“ alles, was oberhalb der Grundplatte ist. Hiezu folgende Überlegung: Damit die Kippsicherheit gegeben ist, muss die vertikale Gesamtschwerpunktlage (mit Reiter wohl bemerkt) möglichst tief gehalten werden; d.h. idealerweise sollte der Schwerpunkt (ohne Reiter) ziemlich unterhalb der Grundplatte liegen. Somit wäre der Hebelarm gering und das Kippmoment wäre kleiner als das Standmoment.

Nein, ich habe es nicht formell berechnet und nachgewiesen, aber doch mit gesunden Menschenverstand und das „Gefühl“ eines Ingenieurs berücksichtigt. Das ist wichtig, damit die Beine in einer „natürlichen“ Stellung verbleiben (nicht zu den Seiten ausgespreizt) und trotzdem das Pferd nicht umkippt, wenn jemand drauf sitzt/steht (ja, beim Voltiegieren steht manchmal der Reiter auf das Pferd in ungewöhnlichen Positionen).

Um die Anforderung „niedriger Gesamtschwerpunktlate der Höhe nach“ weitestgehend zu erfüllen muss der „Überbau“ möglichst leicht, und der Unterbau verhältnismäßig ziemlich schwer sein. Also mit den schweren dicken Beinen aus Massivholz im unteren Bereich habe ich einen Teil bereits erreicht. Nun müssen im oberen Bereich leichte, stabile, robuste Materialen ausgewählt werden.

Was Plattenmaterial angeht verbleibe ich bei der Siebdruckbplatte. Für die Form des Körpers habe ich lange recherchiert bis ich mich auf XPS–Platten (auch bekannt z.B. unter dem Markennamen „Styrodur“) festgelegt habe. Styrodur wir häufig als Dämmmaterial im Hausbau (z.B. Keller Außenwände) verwendet. Zunächst hatte ich an Polystyrol (Markename: Styropor) gedacht, aber doch mich letztendlich für das feinkörnige Styrodur, aufgrund der Robustheit entschieden (obwohl um einiges teuerer als Styropor). Styrodur soll auch weniger wasseraufnahmefähig sein als Styropor. Tolles material, federleicht und tragfähig. Es wird auch oft im Modellbau eingesetzt (z.B. Modelleinsenbahn).

Zunächst aber muss der obere Bereich am 3D CAD Modell entworfen werden und dann geht es an die Umsetzung. Wie Anfangs erwähnt, war es klar, dass die Konstruktion von Barbie's Pferd „Tawny“ nicht in einem großem Maßstab realisierbar war. Zumindest nicht mit den mir zu stehenden Mitteln. Also musste ich mir etwas anderes überlegen.

In dem mittlerweile umfangreichen Sortiment an Spiezeugpferden meiner Tochter habe ich ein kleines Pferdefigürchen gefunden. Dieses Pferdchen hat im kreisförmig abgerundenten Brustbereich einen Schlitz, an den eine abgeflachte runde Halsverlängerung hinein paßt, woran sich schliesslich der Hals um eine Achse nach unten bzw. Nach oben drehen lässt. Allerdings merkt man hier was passiert, wenn der Kopf sich nicht dabei gleichzeitig streckt. Die „Pferdeschnauze“ (oder Maul, oder wie es richtig heißen mag) schaut nämlich zwischen den vorderen Beinen, was keine natürliche Haltung eines Pferdes ist. Nein, dieses Pferdchen habe ich nicht auseinenader genommen ;-).

Basierend auf dieser „Schlitzmechanik“ oder „Sandwich-Konzept“ wie ich es bezeichnete, habe ich mir ein Konzept ausgedacht: Der sich bewegliche Hals wird zwischen zwei parallel laufenden Längswände um eine Achse gedreht. Der Oberteil wird also in Querrichtung in drei Bereiche unterteilt; links, rechts und die Mitte. Dazwischen kommt Styrodur. Um in einigen Bereichen vebleiben Hohlräume.

Dann erfolgt die Ausarbeitung im 3D CAD, anhand der sich ergebenden Konturen durch den Schnitt der Pferdeform mit den jeweiligen Ebenen im Raum, und schliesslich die Umsetzung.
Hierfür werden auch hier die Konturen mittels Übertragungsraster auf der Platte (Material: 10mm Siebdruckplatte) gezeichnet.

Wie man auf dem Foto sieht, mussten sog. „Kippbleche“ (Begriff aus dem Schiffbau) angeordnet werden, um die senkrechte Stellung der Längswände zu gewährleisten. In dem mittleren Raum zwischen den beiden Längswände sind dazu noch drei entsprechende Querplatten angebracht (siehe Skizze). Diese sind leicht versezt zur Position der Kippbleche angeordnet, um jeweils die Befestigung mittels Schrauben zu ermöglichen. Auch hierfür wurden die Sechskantkopf Bohrschrauben verwendet.

Darüber hinaus habe ich beschlossen im unteren Bereich zusätzlich zu dem Verbindungsrahmen, die Beine in Längsrichtung auf jeder Seite ebenso miteinenader zu verbinden. D.h. es wurden sog. Längsträger unterhalb der Grundplatte angeordnet und auch mit dieser verbunden. Hierfür hatte ich noch 20mm dicke Holzreste (Blendenbretter) aus meinem Carportbau.
Betrachten man den Körper des Pferdes als einen Biegebalken, ist nun das ganze durch die zusätzliche Längsversteifung der Grundplatte eine recht stabile und tragfähige Konstruktion geworden.

Nun wird es interessant... es folgt die Form des Pferdes. Also die Styrodurplatten im Internet bestellen, am besten komplette Packungen, damit der Stückpreis geringer ist. Im Baumarkt gibt es die auch, aber etwas teuerer. Den Materialbedarf habe ich mit Hilfe des 3D CAD Modells überschlägig ermittelt.

Um die spätere Bearbeitung der Freifromfläche zu erleichtern aber trotzdem eine überschaubare Anzahl an Konturen zu haben, habe ich mich für 50mm Styrodurplatten entschieden. D.h. entsprechend diesen Abständen müssten drei Längskonturen am 3D Modell des Pferdes pro Seite erzeugt werden.
 
An dieser Stelle nochmal zurück zum 3D Modell. Es ist wichtig ein „sauberes“ Modell zu haben, d.h. keine Dopplungen bzw „Löcher“ in der 3D Masche.

Die Längskonturen an den jeweiligen Stellen (Längsschnitte im 3D Modell) werden erzeugt und an die Styrodur-Platten in realem Maßstab übetragen.

Um das Styrodur zu schneiden wird ein sog. Thermo-Cutter benötigt. Da ich keinen hatte musste ich mir einen besorgen. Also habe ich dieses einfache Modell ausgewählt und konnte einen großen Teil der Schneidarbeiten damit bewältigen.

Um das Styrodur mit einem solchen Thermo-Cutter zu schneiden braucht man übrigens viel Geduld und Konzentration. Zum Schneiden der Konturen wird der lange Einsatz verwendet. Wichtig ist, den Raum sehr gut zu lüften und immer Atemschutz zu tragen, denn die entstehenden Gase sind giftig(!!) Um die Arbeiten unter besseren Lüftungsbedingungen forzusetzen musste in diesem Fall die Konstruktion vom Keller in den Erdgeschoss transportiert werden. Da ich das ganze meistens abends gemacht habe (tagsüber bin ich beruflich im Büro) war das Schneiden draußen zu diesem Zeitpunkt (Winter, dunkel) nicht möglich, aber das wäre natürlich ideal gewesen.

Nachdem die ersten Seitenplatten aus Styrodur geschnitten waren, mussten im Bereich der Kippbleche entsprechende Ausparungen ausgeschnitten werden.

Wie man auf dem Fotos sieht kommt man mit der üblichen Länge der Styrodurplatten nicht über die Länge des Pferdes aus. Also muss das letzte Stück angeklebt werden. Hierzu benutzte ich eine niedrig-Temperatur Heißklebepistole, die ich mir von meiner Frau ausgeliehen habe. Eine normale Heißklebepistole beschädigt die Styrodurplatte aufgrund der hohen Temperatur des Klebematerials, bevor man überhaupt geklebt hat.

Die Konturen auf beiden Seiten wurden dann geschnitten. Wie gesagt, eine sehr aufwändige Arbeit, die viel Geduld und Konzentration erfordert (bei mir über mehrere Tage verteilt, da ich nur abends und am Wochenende hieran arbeiten konnte) .

Ebenso im Mittelbereich wurde mit einer dickeren Styrodurplatte (andere Marke, andere Farbe aber selbes Material) die Kontur ausgearbeitet.

Die ausgeschnittenen Styrodurplatten werden dann mit wasserfesten Holzleim miteinander verbunden. Es musste ein Lösemittelfreier Kleber eingesetzt werden, sonst „frisst“ sich der Kleber durch das Material durch.

Hier ist die zu klebende Fläche zu groß, um die niedrig-Temperatur Heißklebepistole einzusetzen. Also viel Geduld, bzw. Über Nacht das ganze trocknen lassen und am besten beschweren (mit Büchern oder andere schwere Gegenstände), damit alles schön fest wird.

Wenn die Platten fest verbunden sind, kommt der Thermo-Cutter wieder ins Spiel. Diesmal, um das überflüssige Material zu entfernen, d.h. um kurvige Übegänge zwichen den Konturen zu erzeugen. Die treppenartige Übergänge müssen sozusagen „geglättet“ werden (siehe Foto). Dafür wird der Bogen-Einsatz des Thermocutters verwendet. Viel geschickt und Geduld ist hier gefragt. Wie gesagt, immer Atemmaske tragen und gut lüften!

Das Ergebnis macht Lust zum Weitermachen. Es fehlen noch der Hals, der Kopf, etc. Aber bis hierher kann man mit dem Ergebnis zufrieden sein.

Nun kommt etwas Maschninenbau ins Spiel. Der Hals und der Kopf sollen ja beweglich sein. Hierfür musste ich mir ein Mechanimus ausdenken, das u.U. auch von einem Kind bedient werden kann. Hierfür habe ich viel überlegen müssen. Am Ende habe ich mich für eine Zahnradkonstruktion entschieden. D.h. der Hals soll mit Hilfe eines Hebels rauf und runter bewegt werden. Die Drehung des Halskörpers sollte um ca. 90° bezgl. des Drehpunktes im Oberkörper des Pferdes erfolgen. Das habe ich aus verschiedenen Skizzen von Pferden und aus meinen 3D Modell entnommen. Andererseits sollte sich der Betätigungshebel (ergonomisch) um viele wenigere Grade drehen. Also es musste hier eine Kraftumsetzung über Zahnräder erfolgen.
 
Die erforderliche Zahnradberechnung habe ich mir jedoch erspart. Das ganze habe ich geometrisch gelöst, in dem ich die Radien der Kontaktkreise im 3D CAD Modell ermittelt habe. Hierfür musste ich grafisch vorgehen um die erforderliche Durchmesser der Zahnräder zu bestimmen. Das große Zahnrad (oben) dreht sicht um ca. 60° , während dich das kleine Zahnrad unten (d.h. der Hals) sich um 90° dreht.

Mit dem ermittelten Zahnradabmessungen (Durchmesser der Kontaktkreise) habe ich die Zahnräder mit Hilfe des Zahnrad-Schablonegenerators auf dieser Webseite generieren lassen. Gut ist, dass man mit dem Schablonengenerator gleich einen Ausdruck erzeugen kann.

Nun habe ich die nächste Hürde: Um die Zahnräder aus Holz zu fertigen, benötige ich eine Dekupiersäge. Also muss ein weiteres Werkzeug angeschaftt werden. Aber sicher, wird man als Hobby-Bastler immer wieder eine Dekupiersäge benötigen. Nun ja, welche? Da habe ich einige Zeit verbracht mich zu informieren, bis ich schliessliesslich mich für eine entschieden habe, die € 79,- gekostet hat. Kein Profimodell, aber ich bin ja kein Profi-Dekupierer ;-).

Für das Material der Zahnräder habe ich eine 14mm Siebdruckplatte gewählt. Ein kleiner Tipp: Im Baumärkten gibt es in der Holzabteilung oft Materialreste, die man für wenig Geld erwerben kann. Eine Siebdruckplatte ist relativ teueres Material, daher lohnt es sich für kleine Abmessungen immer nach Resten zu schauen, wenn nötig, verschiedene Baumärkten abklappern, bis man fündig wird.

Um die Zahnräder aus dem Holz zu schneiden wird die ausgedruckte Schablone einfach auf die Platte mit Holzleim geklebt. Dann geduldig warten bis alles trocken ist. In der Zwischenzeit an einer anderen Stelle weiter machen, d.h. Konzept-Überlegungen, Skizzen, CAD Model, etc... oder einfach, ganz wichtig ab un zu Mal, eine schöne Pause, z.B. mit Tochterlein zum Spielplatz.

Als nächstes werden die Zahnräder in der Mitte gebohrt und an der Halsstange montiert. Im ersten Konzept habe ich die Grundkonstruktion des Halses aus zwei parallel laufenden Holzlatten, die mit einem Stück Pappe mit einander verbunden waren. An dieser Stelle war es lediglich wichtig die Funktionalität der Zahradmechanik zu testen.

Ein wichtiger Aspekt hierbei ist, dass die Zahnräder nicht mit dem Hals kollidieren, d.h. versetzt gegenüber der Halsstange angeordnet sind. Hierzu habe ich entsprechende Distanzscheiben improvisiert, die aus dem selben Material gefertigt sind, wie die Zahnräder selbst.

Die Drehwelle wurde zunächsts aus einem Ø18m Alu-Rohr gefertigt. Hierzu musste eine alte Krücke geopfert werden ;-). Die Wellenlager habe ich aus Holz gebastelt und zwar so, dass die Montage leicht zu realisieren ist; d.h. Ein Stück Holz wird in zwei Hälften geteilt, dann werden die Hälften mit Zwingen zusammengehalten und genau an der Schnittlinie wird eine Bohrung gemacht, an der die Welle angebracht wird. Nach der Montage werden die Lagerhälften jeweils mit geeigneten Schrauben/Muttern zusammengehalten. Dafür ist je eine Hälfte fest mit der Seitenwand verbunden (siehe Handskizze).

Der Hals (ohne Kopf) wurde provisorisch montiert und gestest. Und ja, die Grundfunktionalität war gegeben (Drehung um 90°). Aber die Verbindung zum Hebel, die erforderliche Betätigungskraft (bzw. das Drehmoment), das ist alles noch unbestimmt, und hängt vom Eigengewicht des Halses und des Kopfes ab.

D.h. um an der Mechanik weiter zu basteln muss zuerst der Kopf konzipiert und realisert sein, um das Gewicht abzuschätzen bzw. zu ermitteln und, um die Realisierbarkeit überhaupt zu prüfen.

Wie Anfangs erwähnt sollte der Kopf mindestens aus einem festen und einem beweglichen Teil bestehen. Der feste Teil ist mit dem Hals (bzw. der „Halsstange“) verbunden, aber so, dass eine seitliche Bewegung links und rechts möglich ist. D.h. mit einer Art Türscharniere könnte man dies realisieren. Der bewegliche Teil dreht sich um einen Punkt im oberen Teil des festen Teiles. Ähnlich wie beim Tawny Pferdchen. Jedoch war das Tawny Konzept nicht realisierbar, da beim Tawny der bewegliche Teil ein hohler Körper aus Plastik ist.

Mit meinen mir zur Verfügung stehenden Mitteln und Materialen konnte ich keinen hohlen Körper bauen. Ich habe an Rattan oder Flechten gedacht, aber das war mir viel zu aufwändig... aber was heißt denn hier aufwändig? Ist das hier nicht bereits aufwändig genug?

Na gut, es musste etwas anderes überlegt werden...schliesslich kam ich wieder auf die Sandwich- Technik, die für den Obterteil des Körpers vewerdent wurde. Prinzipiell geht es um einen flachen hohlen Körper bestehend aus zwei miteinander verbundenen Seitenteilen, der sich auf ein festes Mittelteil um einen Punkt dreht.

Aber dann habe ich mich doch etwas näher mit der Anatomie des Pferdes auseinander gesetzt. Ich habe mir einige Bilder von Pferdeköpfen und Pferdeschädeln aus dem Internet angeschaut...

...und festgestellt, dass der Kopf unbedingt einen beweglichen Unterkiefer haben muss!...na ja, wie man sagt: „wenn, dann schon“. Beim Tawny-Pferdchen ist der Unterkiefer nicht beweglich. Aber in einem größeren Maßstab würde ein fester Unterkiefer sich eher bemerkbar machen, das sieht doof aus, dachte ich.
 
Tja, da habe ich die nächste (technische) Herausforderung entdeckt!.
 
Meine Frau war komplett gegen diese „verrückte“ Idee mit dem beweglichen Unterkiefer, da sie wußte, mehr Mechanik bedeutet mehr Zeit für das Projekt...und wie recht sie hatte, wie meistens ;-).
Der Geburtstagstermin war zu dem damaligen Zeitpunkt in drei Wochen... hmmm, und dazwichen eine Woche Dienstreise. Ich war trotzdem entschlossen. Es musste ein beweglicher Untekiefer sein. Also fing ich an über die Mechanik zu nachzudenken (siehe Originalskizzen von damals).

Im Prinzip wird ein drittes bewegliches Teil benötigt, nämlich den Unterkiefer. Dieser dreht sich um einen Punkt im Kopf unterhalb der Augen. Zur Betätigung habe ich vom Anfang an einem Seilzug gedacht. Also habe ich mir die Mechanik von Fahrradbremsen genauer angeschaut. Meine Frau war jedoch auch strikt gegen den Einbau eines Fahrradbremshebels am Pferd, da Verletzungsgefahr besteht. Ich sah ihren Einwand sofort ein. Also musste eine andere Möglichkeit gefunden werden. Der „Seilzug“ beim Fahrrad heißt übrigens Bowdenzug (genannt nach dem Erfinder). Später werde ich eine Lösung gefunden haben, aber diese verrate ich an gegebener Stelle.

Um weiter zu machen musste zunächst wie gesagt der Kopf (nun mit Unterkiefer) ausgearbeitet werden. Als erstes musste ein geeigneter Pferdekopf als 3D Modell ausgewählt werden. Diesen habe ich relativ schnell gefunden (als komplettes Pferd) , dann geschnitten (d.h. isoliert vom Rest des entsprechenden 3D Pferdemodells), skaliert, gedreht etc. bis ich ihn an der richtigen Position eingefügt habe.

Anhand der Pferdkopfes in 3D konnte ich dann an meinen Kopfbauteilen arbeiten. D.h. die geometrischen Zusammenhänge, die Drehungen am CAD Modell untersuchen, etc.

Nach dem der Entwurf der einzelnen Teile am Rechner erfolgt ist, können die entsprechenden Konturen ausgedruckt und Maßstabsgetreu erstellt werden.

Nun stellt sich wieder die Frage; welches Material? Ich wollte einerseits schnell voran kommen, um die ausgedachte Mechanik auszuprobieren, andererseits musste ein stabiles Material gefunden werden. Ich habe mich für transparente Acryplatten entschieden 5mm dick. Transparent daher, weil ich die innere Mechanik analysieren möchte, damit ich sie optimieren kann. An dieser Stelle mein Dank an Herrn Meyer der Fa. Kunststoffhandel Meyer aus Quickborn, der mir kostenlos Reststücke von Acryplatten zur Verfügung gestellt hat.

Übrigens, beim Schneiden von Acrylplatten muss auf eine langsame Geschwindigkeit der Stichsäge geachtet werden, sonst schmilzt das Schnittmaterial und erstarrt unmittelbat danach, was eine unsaubere Schnittkante zur Folge hat.

Nachdem Alle Teile ausgeschnitten waren musste der Kopf zusammen gebaut werden. Hierfür habe ich teils geklebt teils geschraubt, bis einigermaßen das ganz reif für einen ersten Test fertig war. Zwischen den Acrylplatten habe ich Styrodur eingesetzt um die erforderliche Breite zu erreichen. Die rechtwinklige Verbindung der seitlichen Acryplatten mit der Verbindungsplatte der Halsstange (ebenfalls aus Acrylplattenmaterial) habe ich mit winzigen Winkeln aus einem Aluminium L-Profil bewerkstelligt.

Die Endmontage erfolgt letzendlich mit Hilfe von 6mm Bolzen, die mit Hulsenmuttern auf der Gegenseite verschraubt sind.

Die Mechanik des Unterkiefers habe ich mir Folgendermaßen ausgedacht: Mit einem vierten beweglichen Teil (Hebel), der vollständig innerhalb des Kopfes angeordnet ist, und sich um einen festen Punkt dreht, wird der Unterkiefer betätigt (siehe Skizze).

Damit der Unterkiefer wieder geschlossen wird muss eine Druckfeder eingesetzt werden. Ich hatte zunächst an einer Drehfeder gedacht, aber dieser war schwieriger zu besorgen. ...und ich hatte ja noch Druckfedern vom auseinander gebauten Tawny...übrig... ta ta tá.
Und es funktioniert! Ich sollte vielleicht ein Patent anmelden...

Der Geburtstag meiner Tochter war längst vergangen (anstatt Pferd gab es Osterferien in Barcelona und andere Geschenke) und das Pferd war immer noch nicht einmal halb fertig. Ich musste eingestehen, dass das Projekt zeitlich viel mehr Zeit benötig als gedacht. Also habe ich mich dann auf eine lange Bearbeitung eingestellt, aber lieber alles so gut wie möglich erledigen, als unter Zeitdruck konzeptionelle Fehler zu machen. Wie sagt man denn so schön auf deutsch: „gut Ding braucht Weile“.

Die Mechanik funktionierte ja...zumindest ansatzweise. Naja, ob das ein Trost für meine Tochter war?. Sie durfte aber ab und zu mal aufs Pferd rauf um es zu testen. Und sogar ich bin drauf gestiegen...Also zum voltigieren könnte man es bereits benutzen...Hat jemand hier vom kopflosen Reiter gehört?... wir hatten das kopflose Pferd!.

Ich musste zu diesen Zeitpunkt an verschiedenen Stellen Überlegungen anstellen. Wie sollen die Haare (Pferdemähne und Pferdeschweif) gestaltet werden? Wie gestalte ich die Augen? Wie gestalte ich die Endoberfläche, d.h. das Fell?
Aber alles nach dem anderen...wie gesagt ich hatte keinen „Bauplan“, alles entwickelte sich nach und nach. Im Kopf, dann auf Papier, dann im Rechner, und schliesslich in der Umsetzung.

Zunächst arbeitete ich an der Halsstange. Die erste Konstruktion aus Holzlatten erwies sich als zu schwer (vom Gewicht her) und dazu noch gebrechlich. Es musste eine robuste Konstruktion gewählt werden, die auch einen ungewollten Schlag standhält. Ich entschied mich für Aluminium. Im Baumarkt habe ich mir eine Alu-Stange mit einem Doppel-T bzw. H-Profil ausgesucht. Diese verspricht eine hohe Biegestifigkeit.

Die Befestigung der Zahnräder und des Kopfes erfolgte mittels Schraubverbindungen. Der feste Teil des Kopfes ist mit einer Türscharnier ausgestattet, damit das Pferd auch „Nein“ sagen kann.
In den Videos kann man betrachten wie die Mechanik soweit funktioniert.

Ich habe mittlerweile seitlich unterhalb der Grundplatte je Seite drei Kniebleche (aus Holzresten gefertigt) angeordnet. An jedem Bein und in der Mitte. Dies war erforderlich um mehr Stabilität der Grundplatte in Querrichtung zu erreichen (siehe Foto)

Die Mechanik klappt also soweit ganz gut, aber es gab ein kleines Problemchen... Der Kopf war viel zu schwer. Es wog stolze 1,5 Kg, und das ohne die Freiformfläche der Seitenteile, die aus Styrodur gemacht werden sollten. Hinzu käme noch das Eigengewicht des Halses. Ausserdem stellte der feste Teil des Kopfes, der mit dem Hals verbunden ist, eine große Schwachstelle dar, da das Acrylplattenmaterial zerbrechlich ist. Die Belastungs an dieser Stelle ist enorm, besonders an den Schraubverbindungen . Beim einem der weiteren Tests ist schliesslich die Verbindungsplatte an den Schraubstellen gebrochen, als der Kopf rückartig runtergefallen ist .

Also, musste zumindest für diesen Teil ein anderes Material ausgewählt und ggf. Ein anderes Konzept ausgedacht werden.
Ich habe nach einiger Suche weißen Hartschaum (Verpackungsmaterial) im Keller gefunden. Das kam wohl mit irgend einem Elektrogerät und ich habe es (zum Glück) nicht entsorgt. Das Material schien gut geeignet zu sein, aber ich hatte nicht genug davon und wusste nicht mal wie es heißt. Also habe ich etwas im Internet recherchiert... der Stoff heißt übrigens EPE-Polyethylen. Nachdem ich den Namen wußte, habe ich sogar eine Firma in unserer Nähe gefunden (Fa. Novapor Hans Lau GmbH & Co. KG in Kaltenkirchen ) , die das Zeug herstellt und vertreibt. Ich bin also (mit meinem Pferdekopf unterm Arm) hingefahren und nach dem ich meinen Vorhaben erklärt habe, konnte mir der freundliche Geschäftsführer einige Reststücke gegen eine Spende für die Kaffekasse eintauschen.

Mit dem neuen Material habe ich also den festen Teil des Kopfes erneut gefertigt. Der Hartschaum lässt sich gut mit einen normalen Cutter verarbeiten.
Ich entschied ebenso die Seitenteile des Kopfes aus diesem Hartschaum zu modellieren.

Für die 3D Form des Kopfes bin ich in ähnlicher Weise vorgegangen wie bereits beim Körper. D.h. anhand der vorliegenden Materialdicke werden an den enstprechendne Stellen Längsschnitte im 3D Modell erstellt. Die sich daraus ergebenden Konturlinien werden auf das Material übetragen, das so geschnittene Hartschaummaterial wird sozusagen schichtweise an der richtigen Stelle übereinenader geklebt und anschliessend wird das überschüssige Material entfernt, um die Freiformfläche zu erhalten.

Mittlerweile hatten wir Sommer und man konnte herrlich draußen arbeiten...also ab nach draußen mit dem Pferdchen. Innen hatte ich bereits wenig Platz und viel Unordnung erzeugt. Das musste sich das allmählich ändern.

Eine weitere Veränderung am festen Kopfteil (Idee kam von meinem Sohn) ist ein Führungsschlitz im unteren Bereich, an den ein Verbindungsbolzen entlang geführt wird. Damit soll verhindert werden, dass der bewegliche Teil „heraus spring“, d.h. sich zu weit nach vorne bewegt. Ich hatte es zuerst mit der Form an der Spitze des festen Teils versucht, aber dies war nicht effektiv genug. Die neue Lösung funktioniert viel besser.

Für den Mittelteil des Halses (über und unter der Alustange) benutzte ich die letzen Reste des Hartschaums...und musste leider stückeln. Aber der Bereich ist ja nicht kritisch und dient lediglich zur Verbindung der Hals- Seitenteile aus Styrodur.

Die Halsmittelteile (oben und unten) wurden in das Profil der Alu-Halsstange hineingesteckt und zusätzlich mit Klebeband befestigt. Das Profil der Alu-Stange ist eine umgedrehtes doppelt-T, also ein „H“. Die Hartschaumstücke, aus denen ich die Halsmittelteile bastelte, passten zufällig gerade eben hinein und sitzen fest. Ich weiß, man könnte es eleganter machen, aber ich hatte andere Stellen mit höherer Priorität.

Das Bowdenzugkabel zur Betätigung des Unterkiefers wird übrigens mittels Kabelbefestiger an die Alu-Schiene befestigt. Die Kabelbefestiger kommen üblicherweise mit eienm Nagel. Diese habe ich durch kleine passende Schrauben ersetzt.
Die Verbindung des festen Kopfteiles mit dem Hals erfolgte zunächst mit einem Stück Siebruckplatte aber dieser Lösung war mir nicht stabil genug.

Also an dieser Verbindung habe ich weiter gebastelt und daher habe ich sie schliesslich mit einem Stück Metallblech (Zink), denn ich aus Resten meines Carport-Trapezdaches übrig hatte. Das trapezförmige Metallblech habe ich mit dem Hammer platt gemacht dann mit der Blechschere die passende Form herausgeschnitten (scharfe Kanten abfeilen, damit sich keine verletzen kann!). Das fertige Stück Blech wurde dann zwischen den EPE Hartschaum mit Metallstiften eingeklemmt.

Nun ist der Kopf soweit ausgearbeitet. Für die Augen habe ich auch lange gesucht und überlegt, bis ich schliesslich im Supermarkt auf ein Sonderangebot gestossen bin... Deo XXL Roll-On. Interessant fand ich die ungewöhnlich großen runden transparenten Kappen... da dachte ich „Bingo!, das ist es“.

Ich kaufte also zwei XXL Roll-On Deos, um die Kappen für meine Pferdeaugen zu benutzen. Die Kappen habe ich mit Farbe bemalt, anschliessend mit glänzenden Klarlack übermalt und fertig waren die Augen!.

Die Ohren bastelte ich zunächst aus Pappe, um die richtige Form zu finden, um anschliessend aus blauer Trittschalldämungsfolie, die ich noch übrig hatte. Die Ohren wurden zunächst in einen Schlitz eingeführt und dann mit der niedrig-Temperatur Heißklebepistole angeklebt.

Nachdem die Augen und die Ohren eingesetzt wurden sah der Kopf etwas „lebendiger“ aus, aber für die Augen fehlten noch Augenlider (sonst sehen die Augen wie aus dem Gruselfilm). Die Augenlider habe ich dann vorläufig einfach mit Tempo-Taschentuch gebastelt. Später ließ ich mir etwas anderes einfallen. Die Nasenlöcher habe ich ebenso mitmodelliert und mit schwarzen Edding-Stift bemalt, um die Öffnungen zu bekräftigen.

Nun zurück zur Mechanik. Um das Gewicht des Kopfes und des Halses zu tragen, musste nun an der Zahnradkonstruktion eine Gasdruckfeder angebracht werden. Hierbei vebrachte ich etliche Freitzeitstunden, um die richtige Konstellation herauszufinden. Zunächst probierte ich mit einer 100N Feder, die üblicherweise für Möbelklappen konzipiert ist.

Aufgrund der Platzverhältnissen in meiner Konstruktion war es unmöglich Druckfedern im vorderen Bereich anzubringen, da der Hub bei den gewählten Gasfedern nicht ausreichend war. Alles wurde gestestet, ohne Erfolg. Es gab eine Stelle, an der die Gasfeder einen negativen Moment erzeugte und der Kopf unten blieb anstatt nach oben gedrückt zu werden.

Ich musste also die Gasfeder hinter den Zahnrädern anbringen. Dabei wird dann die Gasfeder am großem Zahnrad und nicht an der Halsstange befestigt. Um mich beraten zu lassen habe ich mit einigen Herstellern telefoniert, insbesondere die Firma Unimatic GmbH in Norderstedt hat mir gute Tipps gegeben. Aber für eine formelle Gasfederberechnung hätte man bezahlen müssen (ist ja klar und legitim). Also, letzendlich habe ich mich selbst ran gemacht. Lesen, lesen, lesen und mit gesunden Menschenverstand die Zusammenhänge verstehen. Im Grunde genommen eine simple Momentenrechnung.

Auch hier keine "formelle" Berechung. Die geeignete Position der Druckfeder habe ich letzendlich iterativ und geometrisch im CAD Modell ermittelt.

Die Wege (im Bogenmaß), die sowohl die Halsstange, als auch das Verbindunsgstück der Gasdruckfeder mit dem Zahrrad bei der Drehung zurücklegen waren dabei ausschlaggebend (im Bild rot dargestellt). Andere Parameter waren die Länge der Gasdruckfeder sowie der Hub (Ausdehungsvermögen der Gasdruckfeder). Es musste eine Position gefunden werden, bei der die sich ergebenden Hebelarme (senkrechter Abstand zum Drehmittelpunkt) die Halsstange (mit dem damit verbundenen Kopf) immer nach oben zwingt bzw. Im Gleichgewicht mit dem Gewichtsmoment steht. Es klingt kompliziert und es ist wirklich auch kompliziert. Ich bin aber da in erster Linie pragmatisch vorgegagen und bin mir sogar ziemlich sicher, dass ich nicht die optimale Lösung erreicht habe, aber es funktioniert und das zählt erstmal.

Die Verbindung zum großen Zahnrad erfolgte mit Hilfe eines Alu-Bleches. Das Ganze funktionierte einigermaßen gut.
Um die Feder einzubauen musste ich aufgrund der Platzverhältnissen den kompleten Überbau entfernen. Alle Holzteile habe ich übrigens 2x mit Holzschutzlasur behandelt. Die Siebdruckplatten nur an den geschnittenen Kanten.

Aber das Problem mit einer einzigen Feder war dann eine einseitige Belastung des Zahnrads, welche eine korrrekte Drehung verhinderte. Das Zahnrad „eierte“ und hackte an manchen Stellen, bis schliesslich einige Zähne aufgrund der Belastung beschädigt waren.

Ich stellte dabei ebenso fest, dass die Bohrungen der Zahnrädern (zur Verbindung mit der Welle) nicht 100% senkrecht waren. Dies lag daran, dass bei so einem dicken Material eine senkrechte Bohrung nur mit Hilfe eines Bohrständers korrekt ausgeführt werden kann. Nach langem Überlegen habe ich beschlossen doch einen Bohrständer zu kaufen...den man als Hobbybastler, ja mal wieder gebrauchen kann. Ich habe lange gesucht und mich informiert bis ich mich schliesslich für einen Bohr- und Fräsständer für €170,- entschieden habe (teuere Anschaffung). Ich weiß, es gibt billigere, aber für die kostengünstigen habe ich schlechte Kritiken gelesen und wollte hier kein Risiko eingehen.

Nachdem der Bohrständer geliefert wurde, konnten die Zahnräder erneut erstellt werden. Diesmal habe ich eine 40mm dicke Siebdruckplatte verwendet, die ich im Baumarkt als Reststück für €5,- ergattert habe.

Aber nun zurück zu den Gasdruckfedern, ja richtig, jetzt werden zwei statt nur eine eingesetzt. In dieser Konstellation kann das Zahnrad nicht einseitig belastet werden. Ich hätte auch die eine Druckfeder mittig am Zahrad anordnen können, denn nun ist das Zahnrad dick genug, aber ich wollte keine Zeit mehr in die „Berechnung“ investieren, so entschied ich mich für zwei Druckfedern.

Die Fundamentierung der Druckfeder angepaßt, die Verbindung zum (nun breiteren) Zahnrad geändert etc. Wieder Zeit das ganze erneut zusammen zu bauen um zu probieren. Wie die Schwaben sagen: „paßt“.

Wie gesagt die Halsseitenteile habe ich aus Styrodur gefertigt. Hierbei war es wichtig, dass die Enden jeweils an die Konturen vom Körper und beweglichen Kopf angepasst sind, ohne große Lücken. Es soll eine ungehinderte Drehbewegung gewährleistet sein.

Die Seitenteile werden mit dem Mittelteil Teil mit „Plastischrauben“ verbunden. Ich wollte nämlich kein weiteres Gewicht im Halsbereich. Die Plastikschrauben habe ich mir selbst gebastelt. Eine Ø7mm runde weiße Plastikstange gekauft (€1,25 für 1 meter) dann in geeigeneten Längen geschnitten und mit den Gewindeschneider das erforderliche Gewinde (M6) an beiden Enden erstellt. Passend dazu, habe ich mir Plastikmuttern im Internet besorgt.

Ich komme nun, wie versprochen, zurück auf die Mechanik des Unterkiefers. Die Betätigung des Bowdenzugs sollte ja auf keinen Fall mit einem Bremshebel erfolgen, wie wir alle vom Fahrrad her kennen. Da war meine Frau strikt dagegen...und ich letzendlich auch. Also musste ich eine andere Lösung finden... und die habe ich ja quasi per Zufall entdeckt...ding dong!!.

Als ich mich mit der Thematik „Gasdruckfeder“ intensiv auseinander gesetzt habe, habe ich in einem entsprechenden Katalog etwas über blockierbare Gasdruckfedern gesehen. Und dazu auch noch sogenante mechanische Auslösesysteme bzw. Tasterelemente entdeckt. Dahinher verbirgt sich nichts anderes als ein Bowdenzug, der mit einem Knopf bedient werden kann. Jawoll, mit einem Knopf(!!). Das ist es! Ein Knopf kann man ja bündig an dem Körper des Pferdes anbringen und gut ist.

Da ich den Kontakt mit der Fa. Unimatic in Nordertstedt aufgrund der Gasdruckfedern bereits hatte, und meine Frau vor Jahren dort im Büro gearbeitet hat, war es naheliegend dort zu fragen. Also habe ich mich wieder mit meinem Pferdekopf unterm Arm auf dem Weg gemacht und konnte dann tatsächlich kurzfristig für €27,- ein solches Tasterlement bekommen. Der zuständige Ingenieur (Hr. Hoppe) war von meinem Vorhaben so begeistert, das er gleich einen Werkzeugkoffer mitbrachte um die Bedienung mit dem Knopf (Taster) auszuprobieren. Es klappte prima!. An dieser Stelle also danke noch mal an Herrn Hoppe von Unimatic in Norderstedt. Vielleicht liest er das hier auch einmal.

Nun sind die Haare (Mähne und Schweif) dran. Hierzu habe ich mir im Internet ein dickes schwarzes PU Seil bestellt (Ø28mm) und dann die Kordelle einzeln auseinander geflochten. Ja, auch hier ist viel, viel Geduld gefragt.

Für die Mähne werden die einzelnen Kordele des Seils einzeln isoliert, auf einem Klebeband nebeneinenader angebracht, bis die gewünschte Mähnenbreite erreicht ist. Anschliessend wird noch Klebeband darauf gepackt, damit die „Pferdehaare“ haften bleiben.

Das ganze wird wiederholt, bis genügend Haare für eine schöne Pferdemähne erzeugt sind.

Beim Schweif ging ich ähnlich vor, aber die Kordele wurden nicht einzeln entnommen, sondern einfach an einem Ende auseinander geflochten... oder gespleist (sagt der Fachmann dazu, oder?).
Ich habe drei Seilstücke mit Industrieklebeband zusammengebunden und mit einem Stück Zinkblech an einem Stück Holz (Siebdruckplatte) mit Schrauben fixiert. Das Holz wiederum ist an geeigneter Stelle am hinteren Teil des Pferdes angebracht.

Wieder vergehen einige Wochen bis ich weiter machen kann...

Als nächstes werden der Rest der Beinkonturen und dann auch der Bauchbereich aus Styrodur modelliert. Für die Beinenkonturen werden Styrodurplatten mittels Schrauben angebracht und "visuell" modelliert. Eine Übertragung der Form der Beine aus dem 3D Modell hielt ich an dieser Stelle für überflüssig und habe voll auf mein "künstlerisches Gefühl" gesetzt.

Für den Bauch muss zunächst erneut das Oberteil komplett abmontiert werden, damit das Pferd „auf dem Kopf“ bzw. Auf der Grundplatte steht.

Im Bauchbereich musste ich eine ganze Menge Fummelarbeit betreiben, da die vorhandenen Räumen auf beiden Seiten des Mittellängsträgers nicht parallel zu einander verlaufen. Zum Ausfüllen von verbleibenden Löcher, habe ich Bauschaum eingesetzt. Das war definitiv eine Fehlentscheidung. Das Zeug lässt sich ziemlich schlecht mit dem Thermocutter schneiden, geschweige denn schleifen.

Die Beineseitenteile (innen und außen) wurden zuächst mit einer dünnen Gewindestange (4mm) an den Holzbeinen befestigt (später habe diese auch durch Plastikschrauben der Marke eigenbau ersetzt). Ich habe mich bewusst für eine „modulare Bauweise“, also verschrauben anstatt verkleben entschieden, um evtl. Reparaturen problemlos durchführen zu können.

Um die Mutter an den Beinteilen einfacher anzubringen benötige ich an der Oberfläche des Styrodurs eine größere Bohrung als die der Gewindestange. Hierfür habe ich mir ein Werkzeug gebastelt. Es bestehet aus einem Stück Gewindenstange (4mm) an deren Ende eine Breite Unterliegscheibe mit zwei Muttern befestigt ist. Das „Werzeug“ wird mit einem kleinen Gasbrenner erhitzt, um damit (mit Gefühl) eine breitere Öffnung um die vorhandene Bohrung einzuarbeiten. Das heiße „Werzeug“ wird dabei natürlich mit einer Zange festgehalten.

Nun haben wir den unterem Bereich soweit fertig geformt. Es fehlen noch einige kleine Bereiche oben, im Bereich der Zahnräder und hinten im letzten Rückenabschnitt. Diese werden Stück für Stück nachmodelliert.

Nachdem die letzten Teile, inkl. den Schweif angebracht waren, wurde das ganze mit feinem Schmiergelpapier schön abgeschliefen. Auftrag für meinen Sohn während ich auf Dienstreise war. Wichtig: dabei immer eine Atemmaske tragen, denn den feinen Styrodurstaub sollte man wirklich nicht einatmen. Das Zeug klebt übrigens überall an der Kleidung, also ordentlich entfernen, nach beendeter Arbeit. Die Schleifarbeiten sollte man unbedingt im Freien erledigen.

In den Monaten Juli und August und teilw. September (Dienstreisen, Ferienzeit, anderes Bauprojekt) musste das Pferdeprojekt leider gänzlich ruhen.

Ich habe dann (mittlerweile Anfang/Mitte September) beschlossen, das Projekt fortzuführen, und hoffentlich vor Weihnachten fertig zu werden.

Das „Fell“ war bereits seit langem besorgt. Wir (meine Tochter, meine Frau und ich) haben uns gemeinsam für Kunstfell entschieden. Meine Tochter möchte nämlich gerne das Pferd „bürsten“. Das Pferd soll braun sein, ursprünglich sollte es weiß sein, aber dann dachten wir es wäre sehr schmutzanfällig. In einem Stoffladen (Frau kennnt sich da gut aus) haben wir schliesslich das Kunstfell gekauft (€12,95/m, 1,5 breit). Um ein Gefühl über die Optik zu bekommen habe ich erstmal das ganze Pferd mit dunkelbrauner Farbe (auf Wasser-Basis und natürlich mit Blauengel-Siegel) gestriechen.

Nach dem Streichen sah das Pferd wie aus Schokolade aus. Zum Reinbeißen, wie meine Frau sagte.

Nun erfolgt ein spannender Teil, der Überzug mit Kunstfell. Hierfür habe ich die einzelnen Styrodur-Module nach und nach entfernt und mit Kunstfell bezogen.

Um das Kunstfell auf dem Hartschaum bzw. Styrodur zu kleben verwende ich wasserfesten Holzleim, den ich mit einem Pinsel auftrage. Es ist ehrlich gesagt doch viel Fummelarbeit dabei und es ist vor allem eine fusselige Angelegenheit. Viel Geschick, Geduld und Konzentration ist erforderlich. Es empfiehlt sich immer ein feuchtes Tuch bereit zu halten, denn ab und zu mal kommt doch Holzleim auf der falschen Seite des Fells und muss sofort entfernt werden, damit die Haut sich später schön glatt und geschmeidig anfühlt.

Zuerst wird der Kopf mit Kunstfell bezogen. Dazu werden die Seitenteile abmontiert, Stoff in passenden Abmessungen geschnitten und nach und nach auf die Kopfform angepasst und geklebt.

Der Stoff ist in eine Richtung gut dehnbar in die andere aber nicht. Das musste berücksichtig werden. Ein anderer wichtiger Aspekt ist die Richtung der „Fellhaare“. Es muss darauf geachten werden, dass diese natürlich erscheinen (z.B nicht von unten nach oben).

Nachdem die Kopfseitenteile erledigt sind kommt das bewegliche Mittelteil dran. Das feste Kopfmittelteil wird dagegen (nach heutigem Status) nicht mit Kunstfell bezogen

Ach so, ganz wichtig zu erwähnen... das Pferd soll kein Hengst sondern eine Stute werden. Die Entscheidung ist seit langem getroffen aber ich spreche hier nach wie vor immer nur vom „Pferd“....also auf deutsch gesagt, ich erzähle Euch die ganze Zeit „was vom Pferd...“ ;-).

Für die Augenwimpern (ganz wichtig für eine Stutedame!) habe ich eine alte Schuhburste mißbraucht. Ein Paar Burstenhaare mit der Zange heraus gezüpft und diese zurecht geschnitten.

Anschlissend habe ich die Haare auf einem Stück Tesa-Film nebeneinander gelegt und mit der Heißklebepistole (die normale) darauf eine schmale Klebestelle aufgetragen.

Nun folgen die Augenlider. Hierfür nehme ich Lederstoff. Ich hatte eine kaputte Schutzhülle für meinen IPad aus Leder. Nach dem ich das Leder aus dem Plastikgehäuse entfernt habe, habe ich zwei passende Stücke für die Augenlider ausgeschnitten. Anschliessend habe ich die „Wimpern“ mit Heißkleber darauf montiert.

Dann wurden die Augenlider auf die Augen angebracht und mit der Heißklepistole fixiert. Der obere Teil der Lider wird noch später Braun übermalt.

Nun mache ich mich an den Hals ran. Es müssen die Seitenteile des Halses mit Kunsfell bezogen werden. Die fertige Mähne wird dabei auf der Innenseite der Teile angebracht. Hierfür nehme ich wieder die Heißklebepistole.

Nach dem Kopf und Hals mit Kunst mit Kunstfell überbezogen sind mache ich mich an den Oberkörper ran, also alles oberhalb der sog. Grundplatte. Hierfür entferne ich die Styrodur Module, schneide ich Stoff in der erforderlichen Größe und passe es Stück für Stück an die Form an. An manchen Stellen muss man keilweise schneiden um die kurvigen Abschnitte korrekt zu beziehen ohne das es „Falten“ und Überlappungen gibt.

An anderen Stellen müssen diese „Keile“ mit extra Fell geschlossen werden. Dabei ist auf die passende Keilform zu achten, damit die Lücke vollständig geschlossen wird und keine Überlappungen entstehen. Solche Stellen immer mit dem feuchten Lappen nacharbeiten, damit keine Leimreste verbleiben.

An den Rändern der parallel laufenden Seitenwände und der Grundplatte wird ebenso ein Streifen Kunstfell angebracht um die Übergänge zu verdecken.

Nach dem alle Teile getrocknet sind (am besten übernacht trocknen lassen), werden alle Module erneut an ihren jeweiligen Plätzen montiert. Das Ergebnis kann sich gut sehen lassen.

Bei den Unterteilen, Beinen und seitlichen Bauchbereichen bin ich ähnlich vorgegangen als für die oberen teile. Stoff auf die abmontierte Styrodurmodule legen, passend schneiden und Stück für Stück verkleben.

Beim Schneiden soll ein etwa 2 cm breiter Überstand berücksichtigt werden, der zum Schluß über die Kante umgelegt und verklebt wird.

Die Prozedur erledigte ich über mehrere Tage (nach Feierabend, über Nacht trocknen lassen), bis alle Teile mit Kunstfell bezogen waren.
Dann wurden alle Teile wieder angebracht und befestigt.

Das Pferd sieht mit Fell viel hübscher aus, und wie!

Alles schön und gut. Der Kopf bleibt oben (Dank Gasdruckfeder), er kann nach unten bewegt werden (und bleibt auch unten). Jetzt muss endlich der Hebel für die Bewegung des Halses konzipiert und umgesetzt werden.

Sinn und Zweck der Zahnradmechanik war es, den Kopf (vom Pferd aus, also wenn man darauf sitzt) rauf un drunter bewegen zu können...und zwar ergonomisch vertretbar. Das ganze Konzept ist funktionsfähig....aber es fehlt ein Hebel der relativ klein ist, wenn man ihn nicht braucht und groß wird, wenn er zum Einsatz kommt...ehhm... kenne ich das nicht irgendwo her? ;-)

Spaß bei Seite, mein Problem beim Hebel ist also, dass für die Bewegung des Halses (über die Zahnräder) ein relativ langer Hebel erforderlich ist. Der Hebel ist konzeptionell auf der rechten Seite des Pferdes angeordnet. Aber dort soll kein langer Hebel herausragen, da Verletzungsgefahr besteht. Also dachte ich an einem „verlängerbaren“ bzw. ausklappbaren Hebel, den man wieder „einsteckt“. Der Mechanismus habe ich mehrere male geändert.
Problem war lange Zeit die Verbindung zwischen Drehachse (Zahnradwelle) und Hebel. Ich dachte zunächst hier bräuchte man eine Schweißung. Ich habe kein Schweißgerät...und ich wollte definitiv auch keinen kaufen. Die Verbindung habe ich oft mit Holzteilen versucht und jedes Mal gab das Holz irgendwann nach und es gab ein großes „Spiel“ (Hebel betätigen...passiert lange nichts...).

Für die Kraft Übetragung habe ich übrigens in der jetzigen Version ein Vierkantrohr in ein rundes Rohr eingesteckt. Die Bohrung am großen Zahnrad is also nun vierkant.

Ich benötigte für den horizontalen Anschluss an ein Vierkantrohr (Antriebswelle), der mit einem (verkürzbaren) Hebel in 90° Winkel verbunden ist.

Nach langer Suche habe ich schliesslich für den Übergang Welle-Hebel ein vierkant T-Fitting vorgesehen und im Internet bestellt. Mit diesem Fitting kann einerseits das Vierkantrohr an der Welle gedreht werden und andererseits ein anderes Vierkantrohr als Hebel eingesetzt werden. Dabei kann der senkrecht zur Welle angerodenete Hebel hin und her entlang des Fittings geschoben werden, so dass er eingesteckt und bei Bedarf wieder herausgeholt werden kann. Das ganze also doch ohne Schweißen möglich.

An einem Ende des Hebels habe ich eine kleine Schraube angebracht, um zu verhindern das der Hebel vollständig heraus gezogen wird. Am anderen Ende habe ich mir einen Knauf gebastelt. Aus irgenwelchem Gummiteil, die ich im Keller gefunden habe, das wahrscheinlich von einem Möbelstück war. Ich weiß nicht wie das Ding heißt, aber ich habe das Vierkantrohr mit einer Heißflamme erwärmt und hinein geschoben. Schliesslich habe ich mit der Heißklebe-Pistole das Ganze noch befestigt.

Wie das Ganze funktioniert kann man im Vídeo sehen (dort allerdings noch ohne Knauf).

Ach, und da haben wir auch noch den Taster (Knopf) für die Betätigung des Unterkiefers. Dieser muss noch an geeigneter Stelle auf der linken oberen Seite angebracht werden. Hierzu werden passende Öffnungen in die Styrodurteile geschnitten, um den Taster einzuschieben, dass er bündig mit dem Fell abschliesst. Es war viel einfacher als ich dachte.

Es funktioniert, wer hätte das vor 9 Monaten gedacht?

Im Video kann man die Funktionalität betrachten.

Die Stute ist noch nicht ganz fertig. Wie geht es weiter?

Ich habe noch die Mähne im Bereich des oberen Halsmittelteils ergänzt, da dort eine kahle Stelle war. Hierzu habe ich PU Seil-Kordelle zweckmäßig gebunden und an geeigneter Stelle mit der Heißklebepistole geklebt. Wichtig: Prozedur von hinten nach vorne durchführen.

Die Funktionalität ist ansonsten gegeben, aber es fehlen noch kleine Details.

Die Hufe
Ideen: Die Hufe haben eine konische Form die entsprechende Seitenteile werden modelliert und angebracht und passend lackiert.

Das Maul (Details)
Wie war noch mal? "einem geschenkten Gaul schaut man nicht ins Maul" oder so ähnliches.

Aber hier, wenn das Pferd das Maul aufmacht sieht man noch das grüne Styrodur Grundmaterial. Das soll sich aber ändern. Ob Zähne und Zunge richtig angedeutet werden (ausmodelliert) oder lediglich aufgemalt (oder etwas dazwischen) habe ich noch nich entgültig entschieden.

Der Hals Bereich
Um den festen Kopteil zu verdecken (sieht ja eigentlich hässlich und unnatürlich aus) habe ich folgende Idee: Aus den resten Kunstfell bastele ich eine dehnbare Überdeckung in passender Form. Hierzu muss die Nähmaschine eingesetzt werden...also Frau ist dran ;-).

Sobald das ganze hier fortschreitet, werde ich ergänzen und Fotos/Videos einstellen.