Markus Kossman

MOBILKRANENS DESIGN

november 01
2013


MOBILKRANENS DESIGN
LEGO® seniordesignern Markus Kossmann är expert på att utforma fungerande modellfunktioner med LEGO Technic delar. Därför hade han en självklar plats i designteamet när det var dags att skapa en enorm och funktionsspäckad ny mobilkran inför 2013!

“Varje år släpper LEGO Technic en ny flaggskeppsmodell, som är den största och mest utmanande modellen att bygga och utveckla. Flaggskeppsmodellen måste vara unik, så det är svårt att välja rätt modell. Vi hade gjort mobilkranar tidigare, till exempel en version från 2005 som var både cool och populär bland fansen. Men den nya fick inte bara bli en kopia av den gamla utan skulle vara bättre, större och se modernare ut, med förbättrade funktioner.”

- LEGO seniordesignern Markus Kossmann



Det första steget var att undersöka vilka funktioner en mobilkran måste ha och hur de skulle utformas och styras i den nya modellen. Technic teamet analyserade modellen från 2005 och kom fram till att följande saker kunde förbättras:

- Förenkla styrningen genom att ta bort drev och skapa olika vridvinklar för axlarna
- Skapa motoriserade, mer realistiska stöd, med utfällbara stödben och stabilisatorer
- Byta ut kranarmens tryckluftssystem mot ett motoriserat linjärt ställdon
- Separera utfällningen av armen och styrningen av vinschen
- Skapa ett modernare utseende med hjälp av de senaste LEGO® Technic delarna



För en modell i den här skalan tar det omkring två veckor att komma på idéer till nya funktioner och bygga en första provmodell. Teamet måste även designa prototyper till eventuella nya delar som krävs för att funktionerna ska fungera. Delarna snabbtillverkas i en prototypmaskin och kan användas direkt i provmodellen.

Den första provmodellen gav en bra uppfattning om den färdiga modellens storlek och proportioner, hur funktionerna skulle fungera och vad som skulle bli utmanande. Den nya kranen såg modernare ut jämfört med 2005 års modell, särskilt kranhytten och den stora kranarmen ovanpå. De nya funktionerna fungerade ganska bra, men stödbenen på sidorna behövde fortfarande motoriseras. Technic teamet ville dessutom lägga till en femte axel framför de främre stödbenen för att göra modellen mer olik sin föregångare.



För att förenkla designprocessen delade Markus upp konstruktionen i tre huvudmoduler: underredet med inbyggd styrning, kolvmotor och stödben; kranhytten med motorn, växellådan och batterilådan som motvikt; kranarmen med ett utfällningssystem i två steg. De tre modulerna skulle kopplas samman i den färdiga modellen, så det var viktigt att de utformades för att fungera tillsammans. Alla funktioner skulle drivas av en batteridriven motor som delats upp i fyra olika funktioner med hjälp av en växellåda i kranhytten.

“Under den här utvecklingsfasen måste jag se till att alla funktioner fungerar perfekt, så jag får testa, bygga om och testa ännu mer. Det gäller att vara kritisk till sitt arbete och be andra designer om råd. Samtidigt måste jag fundera på byggprocessen, så att det går att förklara den på ett tydligt sätt i bygginstruktionerna.”

- Markus



Underredet var väldigt långt och måste vara stabilt och robust för att hålla för den tunga kranen. Det fick inte böjas eller gå sönder när man lyfte modellen. Ett antal funktioner byggdes in i underredet, till exempel ett styrsystem, V8-motorn med kolvar, stödbenen och växellådan som används för att styra dem.

“Jag designade ett starkt bottenlager med axlar och satte sedan stödbenen och växellådan ovanpå. Alla dessa moduler sätts sedan ihop med hjälp av en övre ram för att skapa en stark struktur. Framför underredet sitter förarhytten och motorhuven. De skulle se kraftfulla och moderna ut, med detaljer som backspeglar och öppningsbara dörrar.”

- Markus



“Den mest utmanande delen av underredet var stödbenen, som skulle vara kompakta och röra sig synkroniserat. Vi modifierade ett åttatandat Technic kugghjul så att det passade på en korsaxel och kunde driva de linjära ställdonen och sänka stödbenen. Det är en riktigt cool ny funktion. Den stora utmaningen var att få med allt i en modul och hitta ett smidigt sätt att synkronisera de fyra motoriserade stödbenen. Det tog ett tag att knäcka den nöten!”

- Markus



Styrningen var inte lika problematisk. Genom att ändra längd på hjulens styrarmar kunde Technic teamet ge axlarna olika styrvinklar så att kranen kunde svänga på ett smidigt sätt. Om alla axlar hade haft exakt samma styrvinkel skulle modellen ha rasslat och skakat i kurvorna!



Kranhytten är modellens viktigaste del och innehåller motorn som driver alla funktioner. Varje funktion väljs med hjälp av en växelspak på sidan av hytten, vilket gör det lätt att styra kranen. Motorn kan driva stödbenen, höja och sänka kranarmen eller fälla ut kranarmen och vinschen.

“Stödbensfunktionen fungerar med hjälp av en vridplatta i underredet, som delas för att fälla in eller ut varje stödben eller höja eller sänka stabilisatorerna. Ett annat alternativ var att bygga en växellåda som delade upp rörelsen i fem funktioner och låta stödbenens båda funktioner överföras till en vridplatta. Vi upptäckte snart att det inte skulle fungera eftersom jag ville bygga underredet och kranhytten som två separata moduler och det inte skulle gå att koppla ihop dem.”

- Markus



Det tog ett tag att konstruera en växellåda som var byggbar och stabil under alla förhållanden. Växellådan måste dessutom byggas in i en stark konstruktion eftersom kranarmen som är fäst i underredet skapar stor fysisk belastning och annars skulle kunna påverka dess funktion.

“Därför byggde jag en trekantig struktur för att stärka den främre delen, medan en Technic 5x7-ram på varje sida förhindrar att balkarna på sidan rör sig parallellt. Längst bak sitter ytterligare en Technic 5x7-ram som också ska förhindra vridning. Batterilådan baktill fungerar som motvikt, precis som på en riktig kran.”

- Markus



“Kranarmen krävde också mer arbete än väntat. Den är utformad för att fällas ut i två steg, och utfällningsprincipen är densamma som på modellen från 2005. Därför tänkte jag att det skulle gå lätt som en plätt! Jag ville att kranarmen skulle se modernare ut, som på riktiga mobilkranar där armen är rund längst ner. Jag försökte skapa den runda formen med hjälp av 3x2x11-paneler men insåg snart att det inte gick att skapa en stabil struktur. Jag var tvungen att förbättra delen! Den nya panelen har fler Technic hål att fästa balkar i för att skapa en stark konstruktion.”

- Markus



Markus ville att kranarmens två utfällningssteg skulle bestå av en lätt men mycket stark konstruktion av Technic balkar som kunde fällas ut långt. De första provdelarna verkade lovande, men när modellen testades upptäckte man att mekanismen inte fungerade smidigt när armen var utfälld med last i kroken.

“Jag och min kollega Anders, som arbetar på testavdelningen och designade den radiostyrda grävmaskinen från 2010, lyckades identifiera problemet. Lastens tyngd böjde balkarna så mycket att de pressades samman och skapade friktion. Jag konstruerade om delarna med Technic klossar till kranarmens andra utfällningssteg och lät dem gå på hjul. Jag såg också till att det fanns gott om utrymme kring delarna så att de kunde böjas utan att pressas mot varandra. Alla dessa förändringar löste problemet och gjorde dessutom att motorns strömförbrukning minskade till en tredjedel av vad den var från början!”

- Markus



“Designprocessen bakom kranen var lång – nästan ett helt år. Den färdiga modellen består av 2 600 delar och är den största LEGO® Technic modell som någonsin lanserats. Det var fantastiskt kul att designa 42009 Mobilkran MK II, och jag är mycket nöjd över att ha slutfört modellen. Det var mödan värt att lägga till nya funktioner och göra den byggbar för barn i elvaårsåldern. Hoppas att du har kul när du bygger och leker med den nya kranen!”

- LEGO seniordesignern Markus Kossmann