Die Entscheidung für eine ungerade Klingenzahl
basiert auf ingenieurwissenschaftlichen Prinzipien, die aus dem Flugzeug- und
Maschinenbau stammen, um Resonanzfrequenzen zu minimieren. Symmetrisch
gegenüberliegende Klingen können Resonanzphänomene induzieren, während ungerade
Zahlen dazu beitragen, die resultierenden Kräfte und Schwingungen homogener zu
verteilen. Ferner ist die Wahrscheinlichkeit einer Unwucht, die durch Adhäsion von
Grasschnitt entstehen kann, bei einer ungeraden Anzahl an Klingen reduziert.

Diese Annahme ist eine Übergeneralisierung. Die Robustheit des 3D-Drucks
beginnt mit der sorgfältigen Auswahl des Materials. Ein Messerteller, gefertigt
aus hochschlagfesten Polymeren wie ASA, kann auch unter hohen Belastungen, wie
dem Kontakt mit festen Objekten, eine adäquate Schlagzähigkeit aufweisen. Die
Rotationsgeschwindigkeit von annähernd 3000 Umdrehungen pro Minute führt bei
plötzlich auftretenden Hindernissen zu signifikanten Kräften, die proportional
zur Masse der rotierenden Komponenten sind, so dass es
entscheidend auf die Auswahl des Materials ankommt um diese Kräfte zu
absorbieren.

Insbesondere die Schlagzähigkeit ist eine wichtige Eigenschaft für Materialien, die im Außenbereich bei Mähtellern zum Einsatz
kommen.  ASA ist bekannt für seine gute Schlagzähigkeit, auch bei niedrigen Temperaturen. Im Vergleich zu anderen
Kunststoffen wie PLA, PETG und ABS bietet ASA folgende Vorteile in Bezug auf
Schlagbeanspruchung:

Diese Eigenschaften
machen ASA zu einem bevorzugten Material für Anwendungen, die eine hohe
Schlagfestigkeit erfordern, wie zum Beispiel in der Automobilindustrie, im
Bauwesen oder bei Sportgeräten, die häufigen Stößen und Schlägen ausgesetzt
sind. ASA’s Fähigkeit, seine Integrität und Leistung unter diesen Bedingungen
beizubehalten, macht es zu einer ausgezeichneten Wahl für den Außeneinsatz.

Innovative
Konstruktionsmöglichkeiten durch 3D-Druck:

Der 3D-Druck
revolutioniert die Fertigungstechnik durch seine Fähigkeit, komplexe Strukturen
zu schaffen, die mit traditionellen Methoden wie dem Spritzguss nicht möglich
wären. Ein signifikanter Vorteil dieser Technologie ist die Möglichkeit, durch
gezielte Konstruktion und den Einsatz von Finite-Elemente-Methoden (FEM)
hochstabile Strukturen bei gleichzeitiger Material- und Gewichtseinsparung zu
realisieren.

Materialökonomie
und strukturelle Integrität:

Ein anschauliches
Beispiel für das Prinzip der Materialökonomie ist der Vergleich zwischen einem
Doppel-T-Träger und einem Vollmaterialträger mit rechteckigem Querschnitt. Der
Doppel-T-Träger, der in der Bauindustrie für seine hohe Biegesteifigkeit und
Tragfähigkeit bekannt ist, nutzt das Material effizienter, indem er die Masse
dort konzentriert, wo sie am meisten zur Tragfähigkeit beiträgt – weit entfernt
von der neutralen Faser. Dieses Prinzip lässt sich auf den 3D-Druck übertragen,
wo durch die Integration von Hohlräumen und spezifischen Wandstärken die mechanischen
Eigenschaften optimiert werden können.

FEM-Analyse
zur Optimierung:

Die FEM-Analyse
unterstützt diesen Prozess, indem sie die Belastbarkeit und das Verhalten der
Strukturen unter Lastbedingungen simuliert, um die Konstruktion entsprechend
anzupassen. So entstehen Bauteile, die bei reduziertem Gewicht eine hohe
Festigkeit und Stabilität bieten. Die Fähigkeit, Hohlräume gezielt einzusetzen,
ermöglicht es, leichte, aber hochstabile Strukturen zu schaffen, die für
anspruchsvolle Anwendungen geeignet sind.

Zusammenfassung
der Vorteile:

Zusammengefasst
bietet der 3D-Druck gegenüber dem Spritzguss den Vorteil, dass er durch die
Integration von Hohlräumen und die Anwendung von FEM-Analysen eine hohe
strukturelle Stabilität bei optimierter Materialverwendung ermöglicht. Dies
führt zu leichten, aber extrem belastbaren Komponenten, die für anspruchsvolle
Anwendungen konzipiert sind. Der 3D-Druck nutzt das Prinzip der
Materialökonomie, ähnlich wie bei einem Doppel-T-Träger, um mit weniger
Material eine höhere Belastbarkeit zu erreichen.

Starre Klingen bergen Risiken, insbesondere bei geringen Materialstärken
(unter 0,5 mm). Sie können bei Kontakt mit festen Objekten brechen und als
gefährliche Projektile fungieren. Die direkte Kraftübertragung auf Antrieb und
Lager bei einem Aufprall kann zu Schäden und erhöhtem Verschleiß führen, was
die Lebensdauer des Mähroboters verkürzt. Drehbar gelagerte Klingen hingegen
reduzieren die Stoßkräfte und sind für die meisten Rasenflächen besser
geeignet.

Mehrere Klingen verbessern das Schnittbild und den Mulcheffekt, da sie den
Rasen feiner schneiden. Die Belastung verteilt sich auf mehr Klingen, was ihre
Lebensdauer verlängert. Physikalisch gesehen erhöht die Anordnung der Klingen
am Rand des Mähtellers das Trägheitsmoment, was zu einer stabileren
Rotationsbewegung und weniger Störungen führt. Dies resultiert in einer höheren
Laufruhe und einem verbesserten Gleichlauf.

Für dichte Rasenflächen oder tiefe Schnitte kann eine höhere Anzahl an Klingen notwendig
sein, um ein gleichmäßiges Schnittbild zu gewährleisten.