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Michael Wesemann 4fad533711 [mike@mwxm4]

2026-08-04 15:56:10 +02:00

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Futterturm — Aufsatz für eine Futtertasche DNM MAXI

Parametrisches OpenSCAD-Modell für den Umbau einer handelsüblichen Futtertasche (Deutsch Normalmaß, doppelte Wabenbreite, ca. 4 l) zu einer bienensicheren Futterstelle mit versenktem Deckel, Steigrohr mit Wendelgang, Einfüllöffnung mit Stopfen und Spangen gegen das Aufweiten der Tasche.

Alle Teile sind FDM-druckbar und über den Parameterblock in futterturm.scad an eine andere Tasche anpassbar.

Inhalt · Funktionsprinzip · Bauteile · Rendern und Exportieren · Parameter · Der Wendelgang · Drucken · Montage · Offene Punkte

Funktionsprinzip

Längsschnitt, schematisch (nicht maßstäblich)

   ════════════════════════════════════════════════════════════════  Oberkante Rand
    ▁▁▁▁              ╱▔╲                    ╱▔╲    ▓▓▓   ▓▓▓ ▁▁▁▁
   Stirnnase         Griff                  Griff   ▓▓▓   ▓▓▓        ▲ sink = 7 mm
   ┌───────────────────┴──────────────────────┴─────┴┴┴   ┴┴┴─────┐  ▼ Einlaufmulde
   │       Deckelplatte, lid_t = 4                    │   │       │
   └────────╥─────────────────────────────────────────┴   ┴───────┘
            ║ x = −125                              x = +125
            ║ Steigrohr Ø44                         Einfüllöffnung Ø20 mit
            ║ Wendelgang 5 mm/Umlauf                Abstandshalter + Stopfen
   ≈≈≈≈≈≈≈≈≈║≈≈≈≈≈≈≈ Futtersirup ≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈
          ══╩══    Schlitze 8 × 3 mm (z = 2 … 16), darunter Fußring
   ────────────────────────────────────────────────────────────────  Boden, depth = 218

   Die vier Nasen der Längsseiten (x = ±90) liegen außerhalb dieser Schnittebene.


Querschnitt an einer Spange (Blick in Längsrichtung)

          ┌──────────────────────────────────────────┐   Spange: Brücke, clamp_t = 3
          │  ╷                                    ╷  │   (läuft über den Deckel hinweg)
     ═════╪══╪════════════════════════════════════╪══╪═════   Oberkante Rand / Wulst
          │  │▔▔▔▔                            ▔▔▔▔│  │            rim_out = 80
          │  │ Nase, lug_t = 3                    │  │   ▲
          │  │ ┌────────────────────────────────┐ │  │   │ sink = 7 mm
          │  │ │   Deckelplatte, lid_t = 4      │ │  │   ▼
          │  │ └────────────────────────────────┘ │  │
          │  │                                    │  │
          └──┤  Taschenwand, wall_out = 76        ├──┘   Schenkel, clamp_leg = 28
             │                                    │

Der Deckel liegt nicht auf dem Rand auf, sondern hängt an sechs Nasen um sink tiefer in der Öffnung. Dadurch entsteht rundum eine Mulde, über die die Bienen von oben seitlich einlaufen können, ohne dass die Tasche offen ist.
Das Steigrohr steckt mit einem Kragen im Deckel und reicht bis kurz über den Boden. Innen läuft ein durchgehender Wendelgang (Spiraltreppe) — die Bienen laufen daran hinunter zum Sirup und wieder hinauf. Der Sirup steigt durch die schmalen Schlitze am Fuß ins Rohr; die Schlitze sind mit 3 mm schmal genug, dass die Bienen nicht seitlich in den Vorrat gelangen und ertrinken. Die untersten 2 mm des Rohrs sind ein geschlossener Fußring (Standfläche), die Schlitze beginnen darüber.
Der Abstandshalter ist als Ring auf die Einfüllöffnung des Deckels aufmodelliert. Er hält den Trichter auf Abstand, damit die beim Einfüllen verdrängte Luft durch die Schlitze entweichen kann.
Der Stopfen verschließt die Einfüllöffnung nach dem Befüllen.
Die Spangen greifen von außen über den Rand und verhindern, dass sich die volle Tasche aufweitet. Die Brücke läuft über den versenkten Deckel hinweg.

Bauteile

Modul / `part`	Bauteil	Stück	Bauraum X × Y × Z (mm)	Volumen
`deckel`	Deckel komplett, mit Abstandshalter und Griffen	1	344 × 77 × 14	99,0 cm³
`rohr`	Steigrohr mit Wendelgang und Auflagekragen	1	54 × 54 × 217,5	97,5 cm³
`stopfen`	Verschluss der Einfüllöffnung	1	48 × 34 × 14,5	3,7 cm³
`spange`	eine Spange	2–4	86,8 × 31 × 16	8,5 cm³
`spange2`	zwei ineinander geschachtelte Spangen	1–2	101 × 86,8 × 16	16,9 cm³
`halter`	Abstandshalter einzeln (sitzt sonst fest am Deckel)	–	46 × 46 × 4	4,1 cm³
`stift`	Passstift, nur für den geteilten Deckel	2	Ø 2,95 × 8	0,05 cm³
`deckel_a` / `deckel_b`	Deckelhälften mit Stufenfalz (`geteilt = true`)	je 1	184 × 77 × 14	45 / 54 cm³

Bauraum und Volumen sind aus den exportierten STLs gemessen, das Volumen also bei 100 % Füllung. Ein kompletter Satz (Deckel + Rohr + Stopfen + 4 Spangen) sind rund 234 cm³, in PLA also gut 290 g bei voller Füllung — mit üblicher Infill-Einstellung deutlich weniger.

Deckel: links das Loch für das Steigrohr, rechts die Einfüllöffnung mit dem aufmodellierten Abstandshalter, dazwischen die beiden Griffkegel; am Rand die sechs Auflagenasen.

Steigrohr mit Auflagekragen und Einlaufschlitzen · zwei ineinander geschachtelte Spangen, wie sie aufs Druckbett kommen · Stopfen mit Zapfen und zwei Grifflaschen.

Hilfsmodule ohne eigenes part: lid_platte(), nase(), griff(), seg_mask(), rohr_profil(), spiral_profil_2d(), spiralgang(), rohr_fuss(), ansicht_alle().

Rendern und Exportieren

Beim Öffnen zeigt die Datei die Kontrollansicht aller Teile nebeneinander (part = "alle", überschneidungsfrei geprüft). Welches Bauteil gerendert wird, steuert die Variable part — im Customizer als Auswahlliste oder auf der Kommandozeile:

openscad -D 'part="rohr"' -o build/rohr.stl futterturm.scad

Bequemer über das Makefile:

make            # alle Druckteile nach build/
make halbe      # zusätzlich die beiden Deckelhälften (geteilt = true)
make img        # Vorschaubilder nach img/
make clean      # build/ löschen

Gültige Werte für part: alle, deckel, deckel_a, deckel_b, rohr, stopfen, spange, spange2, halter, stift. Ein unbekannter Wert bricht mit einer klaren Fehlermeldung ab statt still nichts zu rendern.

Das Makefile schreibt binäre STLs (--export-format binstl) — beim Steigrohr sind das 11 MB statt 70 MB als ASCII. build/ steht in der .gitignore, img/ nicht: die Vorschaubilder gehören zur Doku.

Falle bei use <>: Wer sich eine eigene Wrapper-Datei mit use <futterturm.scad> baut, bekommt die Module — aber nicht $fn. Spezialvariablen werden von use <> nicht importiert, das Ergebnis ist dann grob facettiert (beim Steigrohr 75 000 statt 226 000 Dreiecke). In solchen Wrappern $fn = 128; noch einmal setzen, siehe doc/rohr-schnitt.scad. -D dagegen greift bis in die Module und die abgeleiteten Größen durch (geprüft mit OpenSCAD 2026.01.15).

Rechenzeit

$fn = 128 gilt global, und der Wendelgang wird als verdrillte Extrusion mit ceil(turns · spiral_seg) = 2016 Zwischenscheiben gebaut — das klingt teuer, ist es aber nicht: ein STL-Export der kompletten Datei dauert rund eine Sekunde (OpenSCAD 2026.01.15 auf macOS, ca. 232 000 Facetten). Die Auflösung muss für Vorschauen also nicht heruntergedreht werden; spiral_seg bzw. spirale = false sind eher Gestaltungs- als Performanceschalter.

Parameter

Der Parameterblock ist mit /* [n - …] */-Marken in Reiter für den OpenSCAD-Customizer unterteilt (Fenster → Customizer). Damit das funktioniert, stehen in der Datei erst alle Parameter und dann erst Module und Bauteilauswahl: der Customizer wertet nur Zuweisungen bis zur ersten geschweiften Klammer aus.

0 — Bauteil

Parameter	Standard	Bedeutung
`part`	`"alle"`	Welches Bauteil gerendert wird, siehe oben

1 — An der Futtertasche messen

Der obere Rand der Tasche hat einen nach außen stehenden Wulst. Darüber wird das Außenmaß gemessen (rim_out), darunter geht die Wand auf tasche_wall zurück. Die lichte Weite ergibt sich daraus rechnerisch und ist über die Wulsthöhe konstant.

Parameter	Standard	Bedeutung
`open_l`	341	Lichte Länge der Öffnung oben (innen)
`corner_r`	7	Eckenradius der Öffnung
`rim_out`	80	Außenmaß der Breite über den Wulst
`wulst_w`	4	Breite des Wulstes = Auflagefläche des Randes
`wulst_h`	1	Höhe des Wulstes
`tasche_wall`	2	Wandstärke unterhalb des Wulstes
`depth`	218	Innentiefe: Oberkante Rand bis Boden

2 — Deckel

Parameter	Standard	Bedeutung
`sink`	7,0	Wie tief die Deckeloberseite unter der Oberkante Rand liegt
`lid_t`	4,0	Plattenstärke
`lid_gap`	1,0	Gesamtspiel der Platte in der Öffnung (0,5 mm je Seite)
`geteilt`	false	`true` → zwei Hälften mit Stufenfalz für kleine Druckbetten
`lap`	24	Länge des Stufenfalzes
`pin_d`	3,2	Bohrung für die Passstifte
`pin_y`	22	Abstand der Passstifte von der Mitte

2b — Auflagenasen

Sechs Nasen: vier an den Längsseiten bei x = ±lug_x, zwei an den Stirnseiten.

Parameter	Standard	Bedeutung
`lug_w`	14	Breite einer Nase
`lug_out`	6	Tiefe der Auflagefläche an den Längsseiten
`lug_t`	3,0	Stärke der Auflage
`lug_x`	90	Position der seitlichen Nasen in Längsrichtung
`lug_out_e`	5,0	Tiefe der Auflagefläche an den Stirnseiten
`lug_dz_e`	0,0	Stirnauflage liegt um diesen Betrag tiefer als der Wulst

nase() beginnt 3 mm innerhalb der Deckelkante. Der tatsächliche Überstand auf den Wulst ist deshalb lug_out − 3 = 3 mm bzw. lug_out_e − 3 = 2 mm — nicht 6 bzw. 5 mm. Wer lug_out ändert, sollte das mitrechnen.

2c — Griffe

Parameter	Standard	Bedeutung
`grip_x`	65	Abstand der Griffkegel von der Deckelmitte
`grip_h`	14	Höhe ab Deckelunterseite (so hoch wie die Nasen)
`grip_d1`	8	Durchmesser unten
`grip_d2`	16	Durchmesser oben

3 — Steigrohr

Parameter	Standard	Bedeutung
`tube_od`	44	Außendurchmesser
`tube_wall`	3,2	Wandstärke
`rib_h`	1,6	Radiale Tiefe des Wendelgangs (Trittbreite)
`rib_p`	5,0	Steigung: Höhengewinn je Umlauf
`spirale`	true	`true` → durchgehende Wendel, `false` → alte Ringsprossen
`spiral_dir`	1	`1` rechtsgängig, `-1` linksgängig
`spiral_seg`	48	Segmente je Umlauf (Auflösung der Wendel)
`slot_h`	16	Oberkante der Einlaufschlitze
`slot_w`	3,0	Breite der Schlitze (bienensicher: < 4 mm)
`slot_n`	8	Anzahl der Schlitze
`foot_h`	2	Geschlossener Ring am Fuß = Standfläche
`flange_d`	54	Durchmesser des Auflagekragens
`flange_t`	2,5	Stärke des Kragens
`bot_gap`	1,0	Luft zwischen Rohrende und Taschenboden
`tube_x`	−125	Position des Rohrs in Deckel-Längsrichtung

steigrohr() prüft per assert, dass rib_h < rib_p ist — sonst passt eine Flanke nicht in einen Umlauf.

Der Fußring (rohr_fuss()) wird nach der difference() addiert und deshalb von den Schlitzen nicht angeschnitten. Die Schlitze sind dadurch von foot_h bis slot_h offen, ihre wirksame Höhe ist slot_h − foot_h = 14 mm, und die untersten 2 mm Sirup laufen nicht ins Rohr. Beides nachgemessen.

4 — Einfüllöffnung

Parameter	Standard	Bedeutung
`fill_d`	20	Bohrung, gerade groß genug für einen Trichterstutzen
`fill_x`	125	Position in Längsrichtung

5 — Abstandshalter / Entlüftungsring

Parameter	Standard	Bedeutung
`sp_od`	46	Außendurchmesser des Rings
`sp_h`	4	Höhe = Luftspalt zwischen Trichter und Deckel
`sp_slots`	4	Anzahl der Entlüftungsschlitze
`sp_slw`	6	Breite der Entlüftungsschlitze
`sp_nose`	3	Durchmesser der Zentriernasen (siehe Offene Punkte)

6 — Spangen

Parameter	Standard	Bedeutung
`clamp_w`	16	Breite der Spange in Taschenlängsrichtung
`clamp_t`	3,0	Materialstärke von Brücke und Schenkeln
`clamp_leg`	28	Länge der Schenkel außen an der Tasche
`clamp_gap`	0,4	Spiel auf der Wand (je Seite)
`clamp_lead`	2,0	Einführschräge am Schenkelende

Abgeleitete Größen

Stehen in der Gruppe [Hidden], tauchen also bewusst nicht im Customizer auf.

Größe	Formel	Aktuell
`open_w`	`rim_out − 2·wulst_w`	72 mm
`wall_out`	`rim_out − 2·(wulst_w − tasche_wall)`	76 mm
`lid_L`	`open_l − lid_gap`	340 mm
`lid_W`	`open_w − lid_gap`	71 mm
`tube_L`	`depth − sink − bot_gap`	210 mm
`tube_id`	`tube_od − 2·tube_wall`	37,6 mm
Umläufe der Wendel	`tube_L / rib_p`	42
Lichte Weite im Rohr	`tube_id − 2·rib_h`	34,4 mm
Gesamthöhe Steigrohr	`tube_L + (flange_d − tube_od)/2 + flange_t`	217,5 mm

Feste Spiele im Code (nicht als Parameter herausgezogen):

Deckelbohrung für das Rohr: tube_od + 0,6
Deckelbohrung für die Einfüllöffnung: fill_d + 0,4
Stopfen-Zapfen: fill_d − 0,4, Wandstärke 1,5 mm
Wulstaussparung der Spange: wulst_h + 0,4, Schenkeltasche 0,5 mm tiefer

Der Wendelgang

Der Gang entsteht nicht als 3D-Helix, sondern als verdrillte Extrusion eines 2D-Grundrisses (spiral_profil_2d() + spiralgang()):

Der Grundriss ist eine Rampe, die von der Rohrinnenwand (r = ri) über einen Winkel dphi = rib_h · 360/rib_p nach innen auf r = ri − rib_h läuft. Zusätzlich greift sie mit ov = 0,4 mm in die Rohrwand hinein, damit die Vereinigung sauber verschmilzt.
linear_extrude(twist = 360 · tube_L/rib_p) verdrillt diesen Grundriss über die ganze Rohrlänge. Dabei wird aus der Winkelbreite der Rampe die axiale Höhe ihrer Flanke.
Die Verdrillung beträgt 360/rib_p = 72°/mm. Eine Winkelbreite von dphi = 115,2° entspricht damit genau rib_h = 1,6 mm Höhe — die Unterseite der Wendel steht auf 45° und ist ohne Stützmaterial druckbar. Die radiale Kante wird zur waagerechten Trittfläche.
Weil dphi proportional zu rib_h/rib_p definiert ist, ist die Flankenhöhe immer gleich rib_h — die 45° bleiben also bei jeder Kombination aus rib_h und rib_p erhalten, solange die Formel unverändert bleibt. Die harte Grenze ist rib_h < rib_p (per assert geprüft): darüber wäre dphi > 360° und die Rampe würde sich im Grundriss selbst überlappen.
spiral_seg bestimmt die Facettierung: 48 Segmente je Umlauf sind glatt, 12–16 reichen für die Vorschau.

Mit spirale = false schaltet rohr_profil() auf die ältere Variante um: einzelne Ringsprossen im Wandquerschnitt, ebenfalls mit 45°-Unterseite, im Abstand rib_p.

Das Bild oben erzeugt doc/rohr-schnitt.scad (make img) — die zur Kamera zeigende Hälfte der untersten 70 mm wird weggeschnitten.

Drucken

Empfehlungen — nichts davon steckt im Modell.

Teil	Orientierung	Support
Deckel	wie modelliert, Platte auf dem Bett	nein; die Nasenauflagen kragen nur 2–3 mm aus und lassen sich überbrücken
Steigrohr	stehend wie modelliert, Fuß auf dem Bett	nein; der Kragen ist über die 45°-Kegelschräge abgestützt
Stopfen	Kappe auf dem Bett, Zapfen nach oben (`rotate([180,0,0])`)	nein
Spange	wie modelliert, Extrusionsrichtung = Z	nein; das Profil hat keine Überhänge

Druckraum: Der Deckel braucht 344 × 77 mm Grundfläche. Ist das Bett zu klein, make halbe bauen — die beiden Hälften greifen mit einem Stufenfalz von lap = 24 mm ineinander und werden mit zwei Stiften (stift()) gesichert. Das Steigrohr braucht 218 mm Bauhöhe und lässt sich nicht teilen.
Material: PETG oder PLA. PETG ist bei Sommertemperaturen im Volk formstabiler und gegenüber Zuckerlösung unempfindlich. Kein wasserlösliches Stützmaterial in Teilen mit Futterkontakt.
Dichtigkeit: Der Stopfen und der Rohrkragen sind Steckverbindungen, keine Dichtungen — die Tasche ist ohnehin nach oben offen. Für das Steigrohr trotzdem 4 Wandlinien vorsehen, es trägt das Gewicht der einlaufenden Bienen und wird beim Reinigen belastet.

Montage

Steigrohr von oben durch die große Deckelbohrung (Ø 44,6) stecken. Der Schaft führt sich mit 0,6 mm Spiel im Loch, der Kragen (Ø 54) liegt oben auf dem Deckel auf.
Deckel gerade von oben in die Öffnung absenken — die Platte ist mit 340 × 71 mm um 0,5 mm je Seite kleiner als die Öffnung und muss nicht gekippt werden. Er setzt auf, sobald alle sechs Nasen auf dem Randwulst bzw. auf den Stirnauflagen liegen; die Deckeloberseite steht dann sink = 7 mm unter der Oberkante Rand.
Sirup mit einem Trichter durch die Einfüllöffnung einfüllen. Der Trichterstutzen steht auf dem Abstandshalter, die verdrängte Luft entweicht durch dessen Schlitze.
Einfüllöffnung mit dem Stopfen verschließen. Er liegt dabei auf dem 4 mm hohen Abstandshalter auf, nicht auf dem Deckel: der Zapfen ragt dadurch etwa 4 mm unter die Deckelunterseite, und die Entlüftungsschlitze des Rings bleiben offen. Der Verschluss ist also eine lose Abdeckkappe, keine Dichtung.
Zwei bis vier Spangen von oben über den Rand schieben, verteilt über die Länge. Die Brücke läuft über den Deckel hinweg, die Schenkel greifen unter den Wulst.

Offene Punkte

Die Zentriernasen des Abstandshalters fehlen im Ergebnis. abstandshalter() setzt drei Nasen auf einen Radius von 6,6 bis 9,6 mm; der zentrale Durchbruch (cylinder(d = fill_d), Radius 10 mm) schneidet sie anschließend vollständig weg. Das exportierte Teil ist ein glatter Ring mit 4 mm Höhe. Damit die Nasen stehen bleiben, müssten sie außerhalb von fill_d/2 sitzen (z. B. fill_d/2 + sp_nose/2 + 0,4) oder von der Differenz ausgenommen werden. Weil das die Funktion des Teils ändert — die Nasen würden den Trichter dann außen statt innen führen — ist es bewusst nicht einfach umgestellt worden.
lug_out und lug_out_e sind keine reinen Überstände, siehe Hinweis bei den Auflagenasen. Sauberer wäre, den 3-mm-Versatz in nase() zu einem eigenen Parameter zu machen.
Der Stopfen sitzt auf dem Abstandshalter, nicht auf dem Deckel (siehe Montage, Schritt 4). Falls die Einfüllöffnung dicht schließen soll, müsste der Zapfen länger und der Kappenrand größer als sp_od sein.

Dateiübersicht

futterturm.scad      Modell. Aufbau: Kopf mit Kurzanleitung (1–28),
                     Parameter (30–120), Module (122–341),
                     Bauteilauswahl ganz unten (343–356)
Makefile             Export der STLs nach build/ und der Bilder nach img/
doc/rohr-schnitt.scad  Schnittansicht nur fuer die Doku
img/                 Vorschaubilder fuers README (versioniert)
build/               STL-Ergebnisse (nicht versioniert, siehe .gitignore)
README.md            diese Datei

Stand: geprüft gegen futterturm.scad in der Fassung vom 4. August 2026, OpenSCAD 2026.01.15. Alle Maß- und Volumenangaben stammen aus STL-Exporten dieses Standes; die Aussagen zu Überschneidungen, zu den Einlaufschlitzen und zur Einfüllbohrung aus booleschen Proben. Die Umstellung auf part wurde gegen die vorherige Fassung geprüft: Facettenzahl, Volumen und Bounding-Box aller acht Bauteile sind unverändert.

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