Voith Trecker "Biene"

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An und für sich habe ich genug Baustellen, nicht nur im Modellbereich, aber diesem knuffigen Modell konnte ich nicht widerstehen, zumal ich seit Graupners Thyssen schon immer einen Voith-Schneider-Antrieb auf meiner Wunschliste hatte. Also hat die Unvernunft gesiegt, und ich habe mir einen Bausatz bei Bauer-Modelle bestellt.

Der ist dann mit etwas Verzögerung heute eingetroffen:

Abbildung 1: Inhalt des Baukastens

Der Rumpf ist in guter Qualität mit Gewebe aus zwei Hälften laminiert worden, die Naht braucht also vor dem Lackieren noch etwas Schleifarbeit. Das Deck besteht auch aus GFK, die Aufbauten entstehen aus den drei ABS-Platten, die Laser bearbeitet unten zu sehen sind. Zwei Digitalservos für den Antrieb und alle weiteren Kleinteile sind auch dabei. Die Baubeschreibung ist ausführlich und wird zusammen mit einem Fotosatz des Modell sowie den Videos, die auch schon auf der Webseite zu sehen sind, auf einer mikroSD-Karte mitgeliefert.

Ich hatte mir die Version mit dem Direktantrieb bestellt. Einziger Wermutstropfen: Der Regler für den Motor kommt erst in Woche 24.

Wer sein Modell leuchten lassen möchte, findet bei Bauer auch passendes Zubehör; im Bausatz sind die Positionslichter ohne Leuchtmittel enthalten. Für das Modell wird auch ein Farbset angeboten, mit dem sich die vermutliche (da aus Schwarzweiß-Fotos abgeleitet), damalige Farbgebung erstellen lässt.

Demnächst geht es dann mit dem Bau los, wer schon vorher etwas dazu sagen möchte, kann hier seine Meinung, Vorschläge etc. loswerden.

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Im ersten Schritt ist der Ring, der später den Voith-Schneider-Abtrieb trägt, in den Rumpf einzubauen. Der soll später bündig mit der Unterseite des Rumpfs abschließen, dafür ist etwas Schleifen auf der Innenseite nötig; besonders in der Mitte, da dort die beiden Rumpfhälften mit zusätzlichen Gewebelagen miteinander verbunden sind. Verklebt habe ich das Teil nach Schleifen der Klebebereiche mit 180er Schleifpapier mit etwas mittels Baumwollflocken eingedicktem Epoxidharz. Zum Aushärten kam eine schwere Dose auf den Ring und etwas später ist dies das Resultat.

Abbildung 2: Aufnahmering für Voith-Schneider-Antrieb im Rumpf

In die vorgebohrten Löcher habe ich einmal die mitgelieferten, selbst schneidenden Edelstahlschrauben eingedreht, um das Gewinde im Ring zu formen.

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Die Schutzplatte für den Antrieb hat sich beim Druck offenbar etwas vom Druckbett gelöst, jedenfalls ist sie an einer Ecke etwas schief geraten. Da ich wenig Aussicht auf Erfolg darin sah, mit Heißluft ein Richten des PLA-Teils hinzubekommen, habe ich die zur Füllung vorgesehenen Bleikugeln mit Epoxidharz eingeklebt. Zuvor muss aber die Platte waagerecht ausgerichtet werden (da hilft ein sog. Bevel-Meter sehr), weil das Modell später auf der glatten Unterseite zu stehen kommt.

Abbildung 3: Bleiballast in der Schutzplatte

Mit dieser Kombination aus Blei und Harz ist das Teil dann steif genug, so dass ich später die hochstehende Ecke abschleifen kann.

In der Bauanleitung ist das anders vorgesehen: Da wird die Schutzplatte erst mit einer ABS-Platte verschlossen, um danach die Bleikugeln einzufüllen. Vergießen mit Epoxid ist nicht vorgeschlagen, wird aber auch schwierig werden bzw. sehr viel Geduld brauchen, um das Harz durch das Befüllloch hinein zu bekommen.

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Die Schutzplatte hat ihre Abdeckung aus ABS bekommen. Zuvor kam noch der Permagrit-Schleifklotz zum Einsatz, der dafür gesorgt hat, dass weder Bleikügelchen noch Epoxidharz höher als der Rand der Platte stehen. Mit ausreichend Epoxidharz, um alle noch eventuell vorhandenen Hohlräume zu schließen, sind dann die beiden Abdeckplatten aufgeklebt worden. Nach ausreichender Aushärtezeit konnte ich die verzogene Ecke der Platte mit Polyesterspachtel auffüttern. Nach anschließendem Schleifen ist die Platte jetzt fertig zum Lackieren.

Die Stützen aus dem elliptischen Aluprofil habe ich abweichend von der Bauanleitung (danach soll der Bereich der Verschraubung mit einem passend zurecht geschliffenem Holz gefüllt werden) mit eingedicktem Epoxidharz gefüllt. Mit etwas Geduld (es dauert halt, bis sich das Harz in der engen Öffnung verteilt) ging das recht gut. Beim anschließendem Schleifen für die endgültige Form zeigte sich dann auch, dass das Aluprofil gut gefüllt war.

Abbildung 4: Zusammenkleben der vorderen Stütze für die Schutzplatte

Da die Bauanleitung ja digital auf einer SD-Karte mitgeliefert wird, war es auch kein großes Problem, diesen Teil der Anleitung nach Skalieren auf die gewünschte Größe auszudrucken und als Vorlage zu verwenden. Für das Verkleben der beiden vorderen Stützen habe ich das Profil mit etwas Plastilin unterfüttert, damit es waagerecht auf dem Tisch liegt. Die (Frischhalte-)Folie unter der Stütze verhindert, dass sie am Untergrund festklebt.

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Parallel zu den Arbeiten am Antrieb habe ich schon begonnen, die Aufbauten zusammen zu kleben. Die gelaserten Teile passen gut zusammen, die unvermeidlichen Haltenasen sind auch schnell entfernt. Für den Klebevorgang nehme ich Butylacetat, wenn die Teile gut fixiert sind und keine großen Spalten aufweisen (das ist hier der Fall) geht das sehr gut; und im Falle eines zu viel vom Kleber muss man auch nicht groß nacharbeiten, das Lösemittel verdunstet einfach.

Abbildung 5: Zusammenkleben der Aufbauten

Als wieder sehr hilfreich hat sich meine Metallplatte mit ihren Magneten erwiesen, damit lassen sich die Teile gut fixieren. Etwas aufpassen muss man beim vorderen Teil der Aufbauten, also das Bugstück vor den Türen: Das Teil läuft konisch zu und hängt nur an zwei dieser Haltenasen, die damit etwas überfordert sind. Ich habe diese Stelle mit etwas Klebeband verstärkt, bis die Teile mit den vorgesehenen Schotten stabilisiert sind.

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Die Stützen für die Antriebsplatte haben nach dem Schleifen mit 120er Papier eine Grundierung und eine Schicht weiß für die spätere Lackierung bekommen. Der Einbau geht mit den Tipps aus der Anleitung recht gut voran, man muss halt nur aufpassen, dass die Positionierung korrekt ist.

Abbildung 6: Einbau der vorderen Stütze

Die Positionen am Rumpf kann man mit der mitgelieferten Bohrschablone übertragen. Ich habe die einzelnen Positionen etwas großzügig erweitert, damit alles spannungsfrei passt; der Nachteil ist natürlich, dass dann etwas mehr Epoxidharz benötigt wird, um alles wieder dicht zu bekommen. Ich nehme für solche Arbeiten gern Plastilin (das graue Zeug auf dem obigen Foto), das lässt sich einerseits vom ausgehärteten Epoxidharz einfach wieder entfernen und andererseits passt es sich gut an die zu verklebende Stelle an.

Für den aufmerksamen Beobachter: Die Schutzplatte hat auf ihrer Unterseite noch eine dünne Aluplatte erhalten. Die wird auch nicht lackiert und sollte so etwas kratzfester als eine Lackschicht sein, wenn das Modell auf dieser Platte und der achteren Flosse (auch die bekam unten die Aluplatte) steht.
Der Nachteil ist natürlich, dass man dann die im Druckteil noch vorhandenen Bohrlöcher nicht mehr sieht. Also müssen die vorsichtig wieder eingearbeitet werden. Ich habe hier erst mit einem 1,3mm Bohrer den Bohrkanal von der Oberseite wieder geöffnet und dann von der Rückseite mit 1,8 und 2 mm schrittweise erweitert. Der 1,8 mm Bohrer hat dabei auch die Bohrung in der gefüllten Stütze geschaffen, der 2 mm Bohrer war nur für die Schutzplatte selbst im Einsatz. Da die mitgelieferten Senkkopfschrauben mehr oder weniger schief stehen, muss am Ende natürlich noch etwas Platz mit einem Fräser für den Schraubenkopf geschaffen werden, damit der am Ende in der Platte versenkt ist.

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Nach dem Aushärten der Klebeverbindungen im Rumpf steht selbiger jetzt quasi erstmals auf eigenen Füßen.

Abbildung 7: Rumpf im Rohbau

Weil es im Kommentarthema einige Anregungen/Anmerkungen zu den Verschraubungen gab, hier noch ein Foto der Schutzplatte von unten:

Abbildung 8: Verschraubung in der Schutzplatte

Zuerst habe ich im gleichen Winkel wie die Bohrung mit einem Kugelkopffräser den Platz für den Schraubenkopf geschaffen und danach mit einem zylindrischen Fräser die nötige Vertiefung hergestellt.

Die Heckflosse wird um zwei Edelstahlstifte 3 und 4 mm herum gebogen und mit den oberen und unteren Abschlüssen verklebt. In der Anleitung steht, dass die vorhandenen Löcher offen bleiben sollen, um ein Aufplatzen durch Druckänderungen zu verhindern, da es sonst ein in sich geschlossener Raum wäre. Kann man so machen, ich habe aber wieder mein angedicktes Epoxidharz bemüht und die Flosse komplett damit gefüllt. Die beiden Stifte wurden zuvor mit 80er Körnung aufgeraut und bekamen am oberen Ende ein passendes Gewinde geschnitten.

Abbildung 9: Befestigung der Heckflosse

Das Foto zeigt den Zustand vor dem Verkleben der Heckflosse; die Stiftenden wurden danach wie gehabt mit dem eingedicktem Epoxidharz im Rumpf fixiert.

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Inzwischen ist auch etwas Farbe ins Spiel gekommen, soll heißen der Rumpf bekam mit Tamiya Acryllacken (waren noch im Bestand) nach Anschleifen mit 220er Papier ein rotbraunes (sieht auf dem Foto sehr nach braun aus, hat aber bei ausreichend Licht betrachtet einen Rot-Ton) Unterwasserschiff. Über der Wasserlinie ist er rein weiß.

Abbildung 10: Rumpf lackiert

Wenn das alles gut getrocknet ist, kommt da noch eine Schicht mattierter 2K-Klarlack oben auf; das sollte dann für Schlepp- und Schiebemanöver ausreichend kratzfest sein.

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Der Klarlack ist nun hinreichend trocken, also war es an der Zeit, die Schutzplatte wieder zu montieren. Tja, wie das Schicksal es so will, habe ich dabei den Kopf einer Schraube so beschädigt, dass ich davon abgesehen habe, sie zu verwenden. Leider war kein Ersatz im Baukasten dabei, da ich aber ohnehin Kleber bei Bauer-Modelle bestellen musste, habe ich um Ersatz gebeten. Daraufhin bekam ich zum einen einen Link, den ich gern hier nenne, in dem der Unterschied zwischen Philips- und Pozidriv-Schrauben erklärt wird. Das war mir so noch nicht bekannt, aber natürlich der Grund, warum mein Phlips-Schraubendrehen den Kopf der Pozidriv-Schraube in die ewigen Jagdgründe geschickt hat.

Und zum anderen gibt es seit heute die Schrauben im Web-Shop von Bauer-Modelle. Also falls noch jemand den Fehler wiederholen möchte , für Ersatz ist nun gesorgt.

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Nicht dass ihr denkt, das Projekt sei sanft entschlafen, es ging nur nicht so einfach weiter. Aber der Reihe nach…

Während des Usertreffens hat das Modell seine erste Ausfahrt, allerdings noch an Sicherungsleine, hinter sich gebracht. Das LUA-Script (ring limiter), das Tim weiter oben verlinkt hat, macht, wofür es vorgesehen ist. Es begrenzt den Servoausschlag. Für die Ansteuerung des Voith-Schneider-Antriebs wird in jede Richtung nur ein kleiner Servoausschlag benötigt. Das am Sender einzustellen, war nicht das Problem, allerdings blieb von dem möglichen Servoweg nur ein kleines Stück über, weil das Gestänge in einem der weiter von der Drehachse entfernten Löcher eingehängt werden musste, um eine 90 Grad-Anlenkung zu erreichen. Aber immerhin ließ sich mit dieser Konfiguration der „Nullpunkt“ des Antriebs so einstellen, dass das Modell bei laufendem Motor in der Neutralstellung auch weitgehend bewegungslos im Wasser lag. Der Direkt-Antrieb läuft übrigens auch bei voller Drehzahl an 6,6V angenehm leise.
Aber so wollte ich das nicht lassen. Also wurde die Platte neu gezeichnet, damit die Servos so positioniert werden können, dass die Anlenkung im innersten Loch des Servohorns montiert werden kann und der geforderte 90 Grad Winkel beider Servos zum Motor erhalten bleibt. Dafür brauchte ich allerdings ein paar Anläufe, bis mir das gefiel.

Abbildung 11: Ansteuerung mit variabler Servoposition

Eine nette Idee wie verschiebbare Servopostion brachte aber den Nachteil mit sich, dass die Befestigung in sich zu „weich“ war, soll heißen, ein Teil des knappen Servowegs wurde in die Verwindung der Servobefestigung gesteckt, so dass letztlich das Fahr- und Steuerungsverhalten sich ein wenig per Zufall gesteuert zeigte. Einige Versuche weiter bin ich jetzt bei der im Bild gezeigten Anordnung gelandet: Die Servos sind so positioniert, dass das innerste Loch genutzt werden kann und der 90 Grad Winkel realisiert ist, sie werden direkt mit M2,5 Schrauben in der Platte fixiert, die Platte selbst ist jetzt mit 6 mm Stärke (gedruckt aus PETG) so stabil, dass eine Verwindung nicht mehr auftritt. So weit also so gut es die Mechanik betrifft.

Abbildung 12: Ansteuerung mit fixierter Servoposition

Die Position des linken Servos im Bild ist 90 Grad zu dem oberen, das gibt das Foto nicht ganz korrekt wider.

Die Platte hat jetzt zusätzlich zu der Schiene an der Bordwand, die im Bereich des Servos unterbrochen ist, um mehr Freiheiten für die Servopositionierung zu haben, drei Befestigungen auf dem Rumpfboden. Das graue Material in den Füßen ist übrigens Plastilin; das verhindert beim Einkleben das Festkleben des Schraubbolzens.

Abbildung 13: Befestigungspunkte für Servoplatte

Mit der neuen Ansteuerung habe ich dann eine knappe halbe Stunde Tests gefahren. Dabei machte der Antrieb in den Endpositionen einige merkwürdige Geräusche, auch kam mir die Ansteuerung etwas schwergängig vor. Ich habe dann den Antrieb auseinandergenommen, das geht recht einfach: Sicherungs-Inbusschraube am Motor lösen und Antrieb nach unten aus dem Rumpf herausziehen, nachdem die Schutzplatte zuvor demontiert wurde. Die folgende Bilderreihe zeigt die einzelnen Teile sowie die Reihenfolge des Zusammenbaus.

Abbildung 14: Demontage des Antriebs: Der Motor bleibt im Rumpf

Abbildung 15: Demontage des Antriebs: Grundkörper im Rumpf

Abbildung 16: Montage des Antriebs: Bauteile

Abbildung 17: Montage des Antriebs: Grundkörper mit Flügelhalterung

Abbildung 18: Montage des Antriebs: Grundkörper mit Steuerplatte

Abbildung 19: Montage des Antriebs: Steuerplatte gsichert

Abbildung 20: Montage des Antriebs: Fertig zum Einsetzen in den Motor

Eine Ursache für die Geräusche habe ich nicht gefunden. Nach dem Zusammenbau ist aber die Anlenkung wieder leichtgängig geworden.

Die nächste Baustelle ist aber das o.g. LUA-Script. Dazu habe ich leider keine Dokumentation gefunden, ich weiß also nicht, was die diversen Einstellmöglichkeiten bewirken. Ich habe mich zwar bemüht, das Script zu verstehen, aber gelungen ist mir das nicht. Nun ja, wenn denn alles korrekt liefe, könnte ich natürlich mit dieser Wissenslücke leben, aber leider ist das nicht so: In einer bestimmten Kombination aus vor und zurück liefert der Antrieb deutlich mehr Schub, auch ist die Drehgeschwindigkeit in beiden Richtungen unterschiedlich. Jetzt habe ich natürlich das Dilemma, dass dieses etwas merkwürdige Fahrverhalten vom Script oder doch noch von meiner mechanischen Lösung abhängen kann. Also gehe ich im nächsten Schritt wieder einen zurück. Ich werde das Script deaktivieren und den Servoausschlag mit der guten alten Kreisscheibe am Sender begrenzen. Wenn das Modell dann immer noch etwas merkwürdig fährt, liegt es also nicht am Script. Aber dann wäre ich mit meinem Latein doch sehr am Ende, weil die aktuelle Einstellung so gemacht ist, wie das auch in der Modellbeschreibung vorgegeben ist. Aber schau’n wir mal…

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Detlef (Steinbeisser) hat im Kommentarteil angeregt, die Ansteuerung möglichst weit außen am Servohorn einzuhängen, um sich einer linearen Bewegung möglichst anzunähern. Ich habe mir das mit den Bedingungen des Modells mal aufgemalt, um die Unterschiede zu sehen.

 
Abbildung 21: Bewegungsstudie

Die Steuerung des Antriebs erfolgt in einem Kreis von ca. 6 mm Durchmesser, die Veränderung der angestrebten linearen Bewegung am inneren Anlenkpunkt liegt bei 0,67 mm, beim äußeren reduziert sie sich auf 0,26 mm. Insofern ist die Aussage richtig: Je weiter außen die Anlenkung erfolgt, umso besser wird der lineare Zustand erreicht. Allerdings reduziert sich dadurch auch der Drehwinkel des Servos von ca. 50 auf 20 Grad.
Die mitgelieferten Servos haben einen Drehwinkel von +/- 63⁰, das heißt es werden nur ca. 16 bzw 40% des Servowegs genutzt. Ich habe keine Angaben zur Auflösung dieses Digitalservos gefunden, aber wenn ich von 2048 Schritten ausgehe, werden 327 bzw. 820 davon genutzt. Das ist jetzt ideal gerechnet, in der Realität kommen noch Positionierungsfehler hinzu, so dass ein möglichst großer Weg sicher besser bzw. mit prozentual kleinerem Fehler behaftet ist.
Die Zeichnung berücksichtigt natürlich nicht, dass das zweite Servo durch seinen Bewegungsradius die dargestellte Situation auch noch beeinflusst; insofern ist das obige Bild eher optimistisch. Fazit (aber das ist nun ach nicht wirklich neu): Mit dieser Servoanordnung wird es immer eine gegenseitige Beeinflussung geben. Wenn man dem aus dem Weg gehen möchte, müsste man eins der Servos auf eine Platte o. ä. montieren, die vom anderen Servo mit bewegt wird. Damit wären dann die gegenseitigen Beeinflussungen aufgehoben, allerdings handelt man sich sicher zusätzliches mechanisches Spiel ein bzw. muss recht aufwändig konstruieren, um das zu vermeiden.

Ob dann aber das Fahrverhalten dieses doch recht kleinen Modells tatsächlich verbessert wird, kann man hinterfragen. Schließlich spielen noch viele andere Faktoren wie Wind, Wellengang etc. eine Rolle, die mit der Steuerung kompensiert werden müssen. Ich bleibe daher bei meiner Anordnung, zumal aufgrund des Platzangebots im Rumpf (nicht vergessen, der Zugang wird später noch schwieriger, wenn das eigentliche Deck montiert ist) für andere Lösungen wenig Raum ist.
Und pragmatisch gesehen: Das Modell wird mit dieser Servoanordnung in der Anleitung beschrieben, und (auch auf der Webseite von Uwe Bauer zu sehen) es sind so schon Modelle mit durchaus ansprechendem Fahrverhalten realisiert worden. Es kann also nicht ganz falsch sein.

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Ich habe das LUA-Script deaktiviert und die Servoeinstellung noch einmal kontrolliert hinsichtlich der Endausschläge. Der neue „Ringlimiter“ ist jetzt die gute alte mechanische Version, der Drucker hat mir ein passendes Teil geliefert.

Abbildung 22: "Ringlimiter" mechanisch

Das lässt sich einfach auf eines der Kreuzknüppelaggregate aufstecken, ein paar Nasen an der Unterseite (auf dem Foto nicht zu sehen) sorgen für eine gute Passung.

Abbildung 23: Mechanische Wegbegrenzung im Sender

Mit dieser Anordnung habe ich dann wieder eine Testfahrt gemacht und bin mit dem Ergebnis zufrieden: Das Modell folgt den Lenkausschlägen am Sender jetzt deutlich besser, soll heißen es macht nicht irgendwelche überlagerten Steuerbewegungen, sondern fährt z. B (wie es auch sein soll) bei Knüppel vorwärts auch wirklich nach vorne. Mit dem aktiven LUA-Script war das nicht so. Das heißt nun nicht unbedingt, dass das Script schlecht ist. Vermutlich lässt sich da auch einiges einstellen, aber ohne eine Dokumentation, welcher Parameter was bewirkt ist mir das einfach zu viel Versuch und Irrtum.
Aber diese mechanische Version muss ja nicht die letzte Lösung sein: Irgendwann setze ich mich bestimmt hin und versuche, dem Sender das richtige Verhalten beizubringen. Aber wichtig für mich ist jetzt erst einmal, dass das Modell so wie ich mir das vorstelle auch fährt.

Bei der Gelegenheit der Testfahrt habe ich auch eine 3s LiFePO₄ Stromversorgung mit 9,9 V (anstelle der bisherigen 2s mit 6,6 V) ausprobiert. Damit wird das Modell nicht viel schneller, es schiebt nur eine deutlich größere Bugwelle und reagiert auch schneller auf Steuerbefehle, so dass die Fahrt deutlich „nervöser“ wird. Man müsste also den größeren Teil des Betriebs mit gedrosseltem Antrieb fahren, so dass ich bei der 6,6 V Variante bleibe. Die hat auch den Vorteil, dass die Servos ihren Strom direkt aus dem Akku bekommen können, ohne über das BEC des Reglers gehen zu müssen. Für die Betriebssicherheit ist das besser, ich hatte mehrmals einen Neustart des Empfängers, wenn beide Servos gleichzeitig anlaufen. Das bringt offenbar die Spannung am BEC unter eine kritische Grenze, bei der der Empfänger seine Arbeit neu startet.

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Getreu dem modellbauerischem Konzept mit maximalem Aufwand ein minimales Ergebnis zu erzielen, habe ich für die recht überschaubare Anzahl von Komponenten dennoch einen Schaltplan erstellt. Muss man nicht machen, macht aber eventuelle Reparaturarbeiten oder Modifikationen zu einem späteren Zeitpunkt deutlich einfacher, wenn man sich nicht erst wieder mit Durchgangsprüfer und anderen Messgeräten erarbeiten muss, was man sich vor längerer Zeit ausgedacht hat.

Abbildung 24: Schaltplan

Der angenehme Nebeneffekt dieser Zeichnerei erlaubt es, am Ende mit wenig Aufwand eine Platine zu erstellen, so dass sich die Verkabelung im Modell einfacher gestaltet.

Abbildung 25: Platine für Fernsteuerunng

Target bietet auch die Möglichkeit, eine 3D-Ansicht der Platine zu bekommen.

Abbildung 26: 3D-Modell der Platine

Das Modell lässt sich in unterschiedlich komplexen Darstellungen auch in ein CAD-Programm exportieren, was mit dem Import der weiteren Komponenten das Erstellen einer kompletten Ansicht der späteren Einbauten ermöglicht, ohne das man groß herumprobieren muss, bis am Ende alles passt.

Abbildung 27: 3D-Modell der Einbausituation

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