Nummernschildhalter

Halter für ein Nummernschild, der sich an die beiden gespreizten Streben eines Fahrrad-Gepäckträgers klemmt. Konstruiert in OpenSCAD, gedacht für den 3D-Druck.

Die komplette Konstruktion steckt in einer einzigen Datei, nummernschildhalter.scad. Sie erzeugt alle Teile gemeinsam auf einer Druckplatte.

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Aufbau

Der Halter besteht aus fünf gedruckten Teilen. Alles zusammen belegt 140 × 101 × 16 mm auf dem Druckbett:

Anzahl	Teil	Maße	Funktion
1	Bügel (mount)	140 × 100,9 × 16 mm	Querbalken mit den beiden Bohrungen für das Nummernschild, daran zwei um je a = 10° nach außen gespreizte Schenkel
2	Dünne Klemmbacke	16 × 32 × 5 mm	Gegenstück der Klemme, mit Durchgangslöchern für die Klemmschrauben
2	Dicke Klemmbacke	16 × 32 × 10 mm	umgreift zusammen mit der dünnen Backe eine Strebe und wird an einen Schenkel geschraubt

Die Klemmbacken liegen in der Datei im freien Feld zwischen den Schenkeln. Das ist reine Platzoptimierung für den Druck und keine Einbaulage.

Koordinatensystem

X = Breite (quer zur Fahrtrichtung), Y = Länge (Schenkelrichtung), Z = Bauteildicke und zugleich Druckrichtung. Alle Maße in Millimetern.

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Maße

Bügel

Der Grundriss ist ein 140 × 5 mm breiter Querbalken mit zwei 100 mm langen, ebenfalls 5 mm breiten Schenkeln. Deren Fußpunkte liegen 90 mm auseinander (d); durch die Spreizung von je 10° stehen die Schenkelenden rund 125 mm auseinander. offset(r=-r) offset(r=r) legt an beide Übergänge eine Hohlkehle mit R4.

Die vier Ø5-Bohrungen in den Schenkeln liegen 79 und 93 mm über dem Fußpunkt und durchsetzen die 5 mm Schenkelbreite quer. Ihr Abstand dh = 14 passt zu den beiden Ø5,6-Bohrungen der dicken Klemmbacke.

Klemmenpaar

Beide Backen tragen oben dieselbe Längsnut. Zum Montieren wird die dicke Backe umgedreht, sodass sich die Nuten gegenüberstehen und die Strebe umschließen.

Der Kniff steckt in o3 = 0,4: Die Nutachse liegt 0,4 mm über der Bauteiloberseite. Dadurch ist jede Nut nur 1,5 statt 1,9 mm tief, und zwischen den beiden Backen bleiben 0,8 mm Luft. Ohne diesen Spalt würden die Backen aufeinander aufsitzen, bevor sie die Strebe greifen.

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Parameter

Alle Parameter stehen am Anfang der Datei.

Bügel

Parameter	Wert	Bedeutung
w	140	Breite des Querbalkens
q	5	Materialstärke von Querbalken und Schenkeln
l	111,5	Abstand der beiden Bohrungen für das Nummernschild
d	90	Abstand der beiden Schenkel-Fußpunkte
a	10	Spreizwinkel der Schenkel nach außen (linker Schenkel +a, rechter -a)
r	4	Verrundungsradius an den Übergängen Querbalken ↔ Schenkel

Klemmen

Parameter	Wert	Bedeutung
x	16	Breite einer Klemmbacke (entspricht der Bauhöhe des Schenkels)
y	32	Länge einer Klemmbacke
d1	5	Dicke der dünnen Backe
d2	10	Dicke der dicken Backe
r1	3	Eckenradius der Backen
r2	3,8	Durchmesser der Klemmnut = Nenndurchmesser der Strebe
r3	5,6	Sitzmaß der M4-Einschmelzgewinde in der dicken Backe
r4	3,6	Durchmesser der Eckbohrungen in der dicken Backe (M4 schneidet sich sein Gewinde)
o1	3,5	Randabstand der Eckbohrungen
o3	0,4	Versatz der Nutachse → 0,8 mm Klemmspalt
dh	14	Lochabstand der M4-Verschraubung Schenkel ↔ Klemme
g	5	Abstand zwischen den Teilen auf der Druckplatte

Fest verdrahtete Maße

Diese Werte stehen direkt im Code und haben keinen eigenen Parameter:

Wert	Ort	Bedeutung
16	mount()	Bauhöhe des Bügels (linear_extrude)
100	schenkel()	Schenkellänge
8	mount(), bohrungen()	Höhenlage aller waagerechten Bohrungen (halbe Bauhöhe)
93	bohrungen()	Lage der oberen Schenkelbohrung über dem Fußpunkt
5,6 / 5	mount(), bohrungen()	Querbalken: Sitz der M4-Einschmelzgewinde · Schenkel: Durchgang für die M4-Schrauben
4,4	clamps()	Durchgangsbohrungen in der dünnen Backe

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Module

Modul	Zweck
mount()	Bügel: extrudierter Grundriss minus aller Bohrungen
grundriss()	2D-Umriss des Bügels inklusive der Verrundungen
schenkel()	ein Schenkel im Grundriss (5 × 100)
bohrungen()	die zwei Ø5-Querbohrungen eines Schenkels
clamps()	ein Klemmenpaar, beide Backen nebeneinander zum Drucken

Kurzschreibweisen

Die Datei benutzt durchgehend Ein-Buchstaben-Module, damit die Transformationsketten jeweils in eine Zeile passen:

Modul	entspricht	Anmerkung
D()	difference()	erstes Kind minus alle weiteren
I()	intersection()	derzeit ungenutzt
T(x,y,z)	translate([x,y,z])
R(x,y,z)	rotate([x,y,z])	Winkel in Grad
C(x,y,z)	cube([x,y,z])	derzeit ungenutzt
C2(x,y)	square([x,y])
Z(h,d)	cylinder(h, d/2, d/2)	d ist der Durchmesser, nicht der Radius
ZZ(h,d,e)	cylinder(h, d/2, e/2)	Kegelstumpf, Durchmesser d unten → e oben
RC(xd,yd,zd,ra,rb)	–	Quader mit vier senkrecht verrundeten Kanten, als hull() über vier Eckzylinder

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Montage

Schrauben

Anzahl	Teil	Verbindung	Aufnahme im Druckteil
2	M4-Einschmelzgewinde	im Querbalken	2 × Ø5,6, Abstand 111,5
2	M4-Schraube	Nummernschild an den Querbalken	in die Einschmelzgewinde
4	M4-Einschmelzgewinde	in den dicken Backen	2 × Ø5,6 je Backe, Abstand 14
4	M4-Schraube	dicke Backe an den Schenkel	durch 2 × Ø5 je Schenkel in die Einschmelzgewinde
8	M4-Schraube	dünne gegen dicke Backe	Ø4,4 Durchgang unten, Ø3,6 gewindeschneidend oben

Alle Verbindungen sind M4. Gebraucht werden sechs Einsätze – zwei im Querbalken, je zwei in den beiden dicken Backen – und vierzehn M4-Schrauben. Muttern braucht es nirgends: die acht Klemmschrauben schneiden sich ihr Gewinde direkt in die dicke Backe. Die Schraubenlängen richten sich nach Nummernschild und Unterlegscheiben, als Richtwert M4 × 12–20.

Ø5,6 ist das übliche Sitzmaß für M4-Einschmelzgewinde. Im Querbalken auf die Länge des Einsatzes achten: Dort ist das Material nur q = 5 mm dick, die verbreiteten M4-Einsätze sind deutlich länger und würden hinten überstehen – also eine kurze Bauform nehmen oder den Überstand in Kauf nehmen. In den dicken Backen ist mit d2 = 10 mm genug Platz.

Ablauf

1. Die beiden M4-Einschmelzgewinde in den Querbalken einsetzen (Lötkolben mit Einpressspitze, senkrecht und bündig einsinken lassen).
2. Nummernschild mit zwei M4-Schrauben daran festschrauben.
3. In jede dicke Backe zwei Einschmelzgewinde setzen, und zwar von der Seite her, die später am Schenkel anliegt – also gegenüber der Nut.
4. Jede dicke Backe mit zwei M4-Schrauben durch den Schenkel an dessen oberes Ende schrauben; die Nut zeigt von der Schenkelfläche weg.
5. Den Halter so an den Gepäckträger halten, dass beide Streben in den Nuten liegen, die dünnen Backen auflegen und mit je vier M4-Schrauben festziehen.
6. Gleichmäßig über Kreuz anziehen, bis der Halter sich nicht mehr verdrehen lässt. Der Spalt zwischen den Backen bleibt sichtbar – das ist so gewollt.

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Drucken

Der Bügel liegt so, wie er modelliert ist, flach auf dem Druckbett und ist 16 mm hoch; die Klemmbacken ebenso. Stützmaterial ist nicht nötig.

	Empfehlung
Material	PETG, ASA oder PA – der Halter steht dauerhaft draußen. PLA wird in der Sonne weich.
Schichthöhe	0,2 mm
Perimeter	5–6 (bei 0,4 mm Düse ist der 5-mm-Querschnitt damit praktisch massiv)
Infill	≥ 40 %

Zwei Hinweise aus der Geometrie:

• Alle Bohrungen liegen waagerecht. Gedruckte liegende Löcher fallen oben leicht ein. Vor der Montage einmal mit dem passenden Bohrer nacharbeiten, dann passen Ø5 und Ø5,6 wieder.
• Die Schichtebene liegt quer zur Belastung. Die Schenkel sind 5 mm breit und 16 mm hoch; Kräfte aus der Fahrbahn sollten möglichst in der Schichtebene wirken, nicht senkrecht dazu.

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Rendern und Exportieren

Vorschau im Editor:

openscad nummernschildhalter.scad

STL für den Slicer erzeugen (liegt als nummernschildhalter.stl auch fertig im Repo, binär statt ASCII – ein Fünftel der Dateigröße):

openscad --render --export-format binstl -o nummernschildhalter.stl nummernschildhalter.scad

Die Bilder in docs/ entstehen mit:

CS="Tomorrow Night"

openscad --render --colorscheme="$CS" -o docs/druckplatte.png \
         --imgsize=1600,1100 --camera=70,58,8,55,0,25,420 nummernschildhalter.scad

openscad --render --colorscheme="$CS" -o docs/draufsicht.png \
         --imgsize=1500,1150 --camera=70,50,8,0,0,0,300 --projection=ortho \
         nummernschildhalter.scad

openscad --render --colorscheme="$CS" -o docs/klemme.png \
         --imgsize=1400,1000 --camera=70,31,5,62,0,20,115 nummernschildhalter.scad

Die beiden Maßzeichnungen docs/masse-*.svg sind separat erstellt und werden nicht aus dem Modell generiert – bei Änderungen an der Geometrie also mit anpassen.

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Anpassen

Die drei Maße, die man beim Nachbau am ehesten ändern muss:

• r2 – Strebendurchmesser. Passt die Nut an den eigenen Gepäckträger an. Beim Ändern im Blick behalten, dass die Nut nur r2/2 − o3 tief wird; wenn r2 deutlich wächst, sollte auch d1/d2 mitwachsen.
• l – Lochabstand des Nummernschilds. Herstellerabhängig.
• a – Spreizwinkel. Muss zu den Streben des eigenen Gepäckträgers passen. Schenkel und Bohrungen werden gemeinsam damit gedreht.

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Offene Punkte

Beim Durchgehen der Datei aufgefallen:

1. Die Ø5,6-Bohrungen der dicken Backe öffnen sich in die Klemmnut. Beide liegen auf x/2, also genau auf der Nutachse – gut zu sehen in der Draufsicht. Die Bohrung geht über die vollen d2 = 10 mm durch. Sitzt das Einschmelzgewinde von der Schenkelseite her, endet die Schraube zwar vor der Nut, die Strebe überbrückt aber trotzdem zwei Ø5,6-Öffnungen. Je nach Länge der Einsätze lohnt der Blick, ob die Bohrungen nicht besser seitlich neben die Nut gehören. Noch offen.
2. o2 fehlt. Es gibt o1 und o3 – vermutlich ein Rest aus einer früheren Fassung.
3. I() und C() sind definiert, aber ungenutzt.

Erledigt sind inzwischen zwei weitere Punkte: Der Spreizwinkel stand viermal hart im Code und kommt jetzt aus a; das Klemmenpaar lag durch (w - x - x - 4)/2 einen halben Millimeter außermittig und wird über den neuen Parameter g mittig platziert.

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Dateien

nummernschildhalter.scad    Quelle – Bügel und Klemmen
nummernschildhalter.stl     fertiges STL (binär) der kompletten Druckplatte
docs/druckplatte.png        Übersichtsrender
docs/draufsicht.png         Draufsicht
docs/klemme.png             Detail der Klemmbacken
docs/masse-buegel.svg       Maßzeichnung Bügel
docs/masse-klemme.svg       Maßzeichnung Klemmenpaar