Ich fand diese interessante Konstruktion einer Diesel-Grubenlok auf cults3d. Diese Lok enthält bemerkenswerte Konzepte, also baute ich das Modell nach und zeige es hier. Bei dieser Gelegenheit baute ich auch gleich eine Funksteuerung ein.

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Mission

Manchmal suche ich auf verschiedenen 3D-Portalen nach spannenden Feld- und Grubenbahn-Projekten. Auf cults3d fand ich einen Beitrag, den der Nutzer Printable-Railroads erstellt hat.

Dort zeigt er eine tschechische Diesel-Grubenlok vom Typ BND-15 und auch einen Grubenhunt. Der Bausatz ist für den Maßstab 1:16 ausgelegt und passt auf eine Spurweite von 45 mm. Die beiden Modelle bestehen aus wenigen stabilen Einzelteilen mit einigen für mich interessanten Details:

• Stangenantrieb
• Motorenkonzept als Einachs-Antrieb
• Radsätze mit Achslagerung

Ich wollte die Konstruktion verstehen. Deshalb kaufte ich ein Set mit Teilen und baute es zum Test zusammen. Nachdem ich erste Erfahrungen gesammelt hatte, baute ich ein zweites Fahrzeug. Das war dann das fertige Modell mit der Steuerung. Dieser Text beschreibt besondere Details der Konstruktion und wie man das Modell aufbaut. Ich spreche auch ausführlicher über die Steuerung. Der Bausatz gibt dafür keine Empfehlung. Aber im Modell ist genug Platz dafür.

Vorbild

Über die Grubenlok BND-15 findet man kaum Informationen - es gibt nur wenig Literatur und fast keine Bilder dazu. Eine der wenigen Seiten bietet das Industriebahnmuseum ZBYSOV

• Baujahre: 1954 - 1967
• Dienstmasse: 3,8 t
• Höchstgeschwindigkeit: 10 Km/h
• LüP: 2850 mm
• Breite: 775 mm
• Höhe: 1400 mm
• Radstand: 775 mm
• Raddurchmesser: 450 mm
• Motor: 2-Zylinder-Dieselmotor von Skoda
• Dreiganggetriebe
• Leistung: 16 PS

Zwischen 1956 und 1961 wurden einige Exemplare in die DDR exportiert.

Modell-Vorbeitungen

Modell-Analyse

Nach dem ersten Testaufbau hatte ich einige Zweifel an dem angegebenen Maßstab. Die Umrechnung ergibt folgendes:

Ich finde, der Maßstab 1:13 passt besser zum Modell. Das Fahrzeug passt so sehr gut zu meinen anderen Fahrzeugen. Das Modell ist zu niedrig. Deshalb finde ich keinen passenden Lokführer. Man müsste den Lokführer beim Druck stark zusammendrücken. Er wäre dann ein Zwergen-Lokführer.

Am interessantesten finde ich, wie die Achsen gelagert sind und wie die Radscheiben befestigt sind. Ich nutze normalerweise Kugellager (6x3x2,5 mm, mit oder ohne Flansch) und 3 mm Achsen. Die 3 mm Achsen stecken in den Lagern und tragen die Radscheiben. Dabei gibt es zwei Probleme:

• Mitunter sind die Innendurchmesser der Lager nicht genau gearbeitet. Die 3 mm Achsen passen oft nicht hinein. In diesem Fall hilft nur das Abschleifen der Achsen im Bohrständer um wenige Zehntelmillimeter.
• Die Radscheiben sollen zum einen plan auf den Achsen und zum anderen fest sitzen. Je größer die Radscheiben, desto schwieriger die eierfreie Montage.

Getriebemotor

Für mich neu ist der verwendete Modellmotor. Nicht dass ich diesen nicht kenne, jedoch hat mich das Kunststoff-Getriebe und die Lagerung der Wellen bisher abgeschreckt. Außerdem sind diese Motoren für den Antrieb einer Achse vorgesehen. Platz für Kettenräder zur Kraftübertragung auf eine zweite Achse ist nicht vorhanden. Bei diesem Modell wird die Kraft auf die zweite Achse mit Stangen übertragen, so wie beim Vorbild. Dabei ist es gar nicht so einfach, einen zuverlässig funktionierenden Stangenantrieb aus 3D-gedruckten Kunststoffteilen herzustellen.

Die Getriebemotoren arbeiten mit einer Spannung von 3 bis 6 Volt. Sie sind sehr günstig und oft in Packungen mit zum Beispiel 4 oder 8 Stück erhältlich. Das ist praktisch, denn bei einem Defekt tauscht man einfach die gesamte Antriebseinheit aus. Alle Zahnräder und das Stirnrad des Motors bestehen aus Kunststoff. Der Motor ist allerdings schrecklich laut.

Eine besondere Eigenschaft dieses Antriebsblocks sind die flachen Antriebswellen und die Bohrung mit Gewinde, um das Rad zu befestigen. Das Rad sitzt dadurch immer fest und verdreht sich nicht.

Diesen Vorteil bietet nur dieser Motor. Es gibt auch andere Getriebemotoren, bei denen die Antriebswellen auf beiden Seiten herauskommen. Manche bestehen sogar aus Metall und haben Metall-Zahnräder. Aber diese Antriebswellen haben kein Loch zur Befestigung und keine flachen Enden.

Für einen ersten Test der Lokomotive habe ich einen dieser Antriebe leer gemacht. Ich habe die Zahnräder und den Motor entfernt, nur der Block mit der Welle blieb übrig. So lässt sich die Leichtgängigkeit des Stangenantriebs besser prüfen. Das ist außerdem eine sehr gute Grundlage für Rollmodelle.

Die Antriebswelle ist leider nicht vernünftig gelagert. Sie „schwimmt“ in dem Kunststoff-Gehäuse. Meine Exemplare waren im Gehäuseinneren leicht geölt. Ich habe noch etwas Modellbahnfett - vor allem im Bereich der Welle - hinzugefügt.

Der angegebene Spannungsbereich liegt zwischen 3 und 6 Volt. Die Drehzahl steigt mit der größer werdenden Spannung. In meinem Modellbau gibt es die Spannungsversorgungen aus einer oder zwei LiIo-Akkuzellen:

• 1S: 3,7 - 4,2 Volt
• 2S: 7,4 - 8,4 Volt

Die Drehzahl mit zwei Akkus ist viel zu groß. Für den Betrieb mit einem vollen Akku wurde eine Geschwindigkeit von 10 Km/h (umgerechnet vom Modellmaßstab 1:13 auf das Vorbild) gemessen. Das passt ziemlich gut zur Höchstgeschwindigkeit des Vorbilds. Später muss ich diesen Wert noch einmal mit Steuerung und leerem Akku prüfen. Beim Betrieb mit einer Akkuzelle habe ich keine merkliche Erwärmung des Motors wahrgenommen.

Steuerungskonzept

Mit der Anleitung kann das Modell motorisiert gebaut werden. Jedoch fehlt noch eine Steuerung. Hier kann verwendet werden, was der Markt hergibt. Wie der Motorentest gezeigt hat, ist eine Spannungsversorgung mit einer Lithium-Ionen-Zelle genau richtig. Als Funksteuerung passen Microrail- oder LocoRemote-Empfänger in den Motorenvorbau.

Eine günstige Lösung ist ein einfacher Geschwindigkeitsregler. Dieser Regler hat einen Drehknopf und einen Schalter für die Fahrtrichtung. Man kann die Bedienelemente direkt am Fahrzeug anbringen. Das ist keine Fernsteuerung, sondern eher eine Nahsteuerung. Wir erwähnen das, weil das Modell sehr robust ist. Es passt daher gut als Spielzeug, zum Beispiel für eine Enkel-Kinderbahn. Eine moderne Funksteuerung ist in diesem Fall nicht immer notwendig.

Ich habe mich für dieses Fahrzeug für den Deltang-Nachfolger Micron MR601a entschieden. Der Chip ist dem früheren Rx60 von Deltang ähnlich. Gegenüber dem Microrail-Empfänger bietet der MR601a einige Vorteile:

• Lichtausgänge und weitere Schaltfunktionen
• Steuerung über einen Handregler Tx10 oder Tx20 - eine viel angenehmere Art der Steuerung anstelle des Mobiltelefons der WLAN-Steuerungen.

In einem früheren Artikel (siehe Artikel 147: „DelTang`s Nachfolger“) hatte ich die neuen Empfänger von Micron Radio Control (quasi Deltangs Nachfolger) vorgestellt, die Ende 2023 nach längerer Entwicklungszeit verfügbar waren. Bis dato blieb das Angebot konstant. Für Modellbahnen gibt es zwei Empfänger. Einmal den MR601a für 2,7 - 13 Volt und max. 1,2 A Motorstrom. Für größere Fahrzeuge gibt es noch den MR603 für 4,5 - 20 Volt und max. 3 A Motorstrom. Für meine kleinen Bahnen genügt der kleinere Empfänger vollkommen. Bei Micron hatte ich früher bereits Deltang-Empfänger bestellt.

Der Schaltplan für die Grubenlok ist übersichtlich:

• Der Empfänger wird mit einem 1S-LiIo-Akku betrieben (Spannung 3,7 - 4,2 Volt)
• Ein Hauptschalter trennt die Spannung von der elektronischen Schaltung
• Als Sicherung verwende ich eine rücksetzbare PPTC Sicherung von (Micron](https://www.micronradiocontrol.co.uk/fuse.html)
• Die Lok erhält eine Beleuchtung vorn und hinten mit weißen Leds

Ich habe die Empfänger mit angelöteten Anschlussleitungen und eingeschweißt bestellt. Leider hatte ich bei der Bestellung nicht ganz korrekt gewählt, sodass nur die Ausgänge P1 und P2 beschaltet sind. Eigentlich nutze ich gern den Ausgang P3 separat für die Status-Led. Dafür müsste ich jedoch die Schrumpfhülle entfernen und ein Kabel anlöten. Anschließend sollte der Empfänger wieder eingeschweißt werden. Diesen Aufwand habe ich mir erspart und quasi den Standard belassen, bei dem die Front-Led die Status-Anzeige übernimmt.

Ganz ohne Anpassungen in den Programmierparametern geht es jedoch nicht. Die Programmierung selbst kann mit einem Sender vom Typ TX20 vorgenommen werden. Bei der Programmierung ist immer auf die korrekte Programmiertabelle zu achten, die an die Firmware gebunden ist. Die Übersicht der Firmware-Versionen zeigt die zugehörige Tabelle. Die Firmwareversion des Empfängers kann programmatisch ausgelesen werden. Aber einfacher geht es visuell. Auf dem Chip ist ein Buchstabe notiert. Meinem Empfänger ist mit einem I beschriftet, was auf die Firmware-Version 1.7 hinweist. Aktuell ist die Firmware-Version K1 1.9.1. Ein Update der Firmware ist meines Wissens nach aus Anwendersicht nicht möglich. Die für die Firmware-Version 1.7 geltende Programmiertabelle kann bei Micron eingesehen werden.

Für die Programmierung mit dem TX20 sind folgende Vorbereitungen notwendig:

• Sender und Empfänger sind eingeschaltet und gekoppelt
• Empfänger ausschalten
• F1 und F2 am Sender gedrückt halten und Empfänger einschalten
• LED blinkt langsam 1x mit Pause und zeigt die erste Menüebene an
• Kipptaster nach A springt in die nächste Menüebene
• Kipptester nach B erhöht den aktuellen Wert
• Wenn das Ende der Menüebenen (Kipptaster nach A) erreicht ist, wechselt der Empfänger wieder in den normalen Betriebsmodus

Drei Anpassungen in der Programmierung habe ich vorgenommen:

• 1,1,8,4,4: Trägheit (Inertia) beim Beschleunigen und Bremsen auf 1s stellen. Dadurch ergibt sich ein weiches Anfahren und Abbremsen.
• 4,10,2,2,1: Lichtsteuerung über Taste F1 am Sender
• 4,1,3,1,1: LED2 Funktion, auch wenn Licht ausgeschaltet ist.

Die letzte Einstellung sorgt dafür, dass die Front-LED wieder den Status anzeigt, wenn der Sender ausgeschaltet wurde oder die Verbindung verloren ging. Und das auch, wenn die Lichtfunktion ausgeschaltet ist.

Eine Messfahrt hat ergeben, dass die Höchstgeschwindigkeit mit der PWM-Reglung nur unbedeutend geringer ist, als mit der konstanten Spannungsversorgung. Die gemessenen 10 Km/h Vorbildgeschwindigkeit passen zu diesem Modell sehr gut. Wenn die Geschwindigkeit höher sein soll, muss etwas getrickst werden. So könnten zwei Akku-Zellen eingesetzt werden, die erst einmal eine zu hohe Geschwindigkeit liefern. Mit der Funktion max-power kann die Höchstgeschwindigkeit in der Steuerung begrenzt werden. Der Wert: 1,1,5,8,0 verringert den Ausgangswert auf 80%.

Bei den abschließenden Testfahrten hat sich herausgestellt, dass die voreingestellte PWM-Frequenz von 1 kHz doch nicht gut zu diesem Motor passt. Ich habe sie auf 120 Hz herabgesetzt:

• 1,1,7,8: PWM-Frequenz 120 Hz

Mit dieser Einstellung entfällt beim Anfahren das hochfrequente „Fiepen“ und der Motor tut sich gefühlt leichter in niedrigen Fahrstufen.

Akkukonzept 2025

Bei jedem neuen Projekt steht immer wieder die Frage nach dem geeigneten Akku an. In meinen Modellen setze ich – soweit möglich – Lithium-Ionen-Akkuzellen in Batteriehaltern ein. Zum Laden wird der Akku entnommen. Im Laufe der Zeit haben sich drei Akkutypen bewährt. Aufgrund technischer Weiterentwicklungen stehen bei gleicher Akkugröße immer größere Kapazitäten zur Verfügung. Die folgende Übersicht zeigt das Akkuangebot mit Stand 7/25.

Die Akkugrößen stimmen nicht immer mit dem Namen überein. Ein Akku mit der Bezeichnung 18350 sollte 18 mm im Durchmesser und 35 mm lang sein.

Manche dieser Akkus sind aber 39 mm lang. Das liegt daran, dass zum Beispiel eine Schutzelektronik eingebaut ist, die zusätzlichen Platz braucht.

Für die 3 Akkutypen habe ich Halter für ein und zwei Akkus angefertigt. Die Größen sind so ausgelegt, dass LiIo-Akkus mit erhöhtem Pluspol und Schutzelektronik verwendet werden können. Die passenden Batteriefedern mit den Abmessungen 12x12 mm stammen von Aliexpress.

Modellbau

Im Download-Paket des Anbieters sind wenige Dateien im 3mf-Format enthalten. Jede Datei repräsentiert nicht ein Druckobjekt, sondern eine ganze Druckplatte. Diese Art der Verteilung ist für mich neu. Die Druckbleche enthalten Bauteile nach Farben gruppiert, was eine interessante Lösung darstellt. Ein Feature der 3mf-Dateien ist auch, dass neben den eigentlichen 3D-Objekten weitere Informationen wie Stützen, Ränder oder Objekt-Kopien enthalten sein können. Viele Features sind Slicer-abhängig. In den Prusa-Slicer importiert wählt man am besten den Punkt „Nur 3D-Modelle importieren“.

Rollmodell

Als Übung wurde ein erstes Muster erstellt, um den Stangenantrieb zu testen. Alle Teile sind in technischem Grau gehalten.

Dieses Modell hat keinen Motor. Der Motorblock ist jedoch Teil des Lokrahmens und kann nicht einfach fehlen. Der Motorblock wurde bis auf das Gehäuse und die Welle entkernt.

Das Modell verwendet teilweise größere M3-Schrauben. Das überrascht bei dieser Größe. Alle Schrauben dreht man in das Filament. Dafür braucht man etwas Kraft. Manche Schraubenlöcher sind schwer zugänglich. Man muss das Werkzeug schräg ansetzen. Die Montage des vorderen Puffers war schwierig. Ich habe kürzere Schrauben genommen.

Erst wollte ich das Modell als Rollmodell so belassen, oder vielleicht auch wieder demontieren. Nach dem Aufbau der motorisierten Variante der Grubenlok wurde mir erst bewusst, wie schrecklich die Filament-Farben wirken, obwohl ich mir bei der Auswahl viel Mühe gegeben hatte.

Also wurde das Modell noch einmal zerlegt, lackiert und gealtert. Als Farben wurden Gelb RAL 1006 (Vallejo 71.033) und Dark Green (Vallejo 71.019) gewählt. Puffer, Räder und Stangen sind in schwarz gehalten. Die Alterung entstand mittels Trockenmalen von Rostfarben und diversen Washes.

In der Galerie am Seitenende zeige ich mehr Detailbilder.

Motorisierte Version

Die Farbauswahl war schwierig. Bisherige Versuche mit farbigen Filamenten waren nicht gut. Da es eine Spielbahn werden sollte, wollte ich keine aufwendige Airbrush-Lackierung verwenden. Deshalb habe ich mich wieder für farbige Filamente entschieden.

Für meine Modell-Grubenlok habe ich die Farbvariante grüner Rahmen mit gelben Aufbau gewählt. Räder, Stangen und Puffer sind in schwarz gehalten. 31 Bauteile ergeben das Lokmodell.

Als Filamente kamen zum Einsatz:

• Schwarz: WINKLE PLA HD Filament in Gagat Schwarz
• Grün: WINKLE PLA HD Filament in Avocado Grün
• Gelb: Fillamentum PLA Extrafill in Traffic Yellow

Die WINKLE-Filamente gibt es als 300 g Spulen und damit für meine Zwecke genau richtig, da ich sonst kaum farbige Filamente nutze.

Montage

Alle Bauteile werden mit Schrauben M2 und M3 verbunden, Kleben ist nicht vorgesehen. Die M3-Schrauben wirken an dem Modell gewaltig. Bestandteil des Bausatzes sind detaillierte Zeichnungen, in denen die Montagedetails gut verständlich dargestellt sind.

Im ersten Schritt habe ich die beiden grünen Teile des Lokrahmens und den vorderen Puffer verschraubt. Entgegen der Montageanleitung verwendende ich zwei verschiedene Arten von Innensechskant-Schrauben. Im sichtbaren Bereich nutze ich die flachere Variante. Auch die Längen der Schrauben sind vor der Nutzung zu prüfen. So ist die untere Schraube am Puffer mit M3x10 zu lang, da sie bis in die Öffnung des Kupplungsdorn ragt. M3x5 ist hier die bessere Variante. Auch bei der Verbindung zwischen den Lokrahmen-Teilen habe ich die flachen Schrauben verwendet, da meine Inbusschrauben einen zu hohen Kopf haben. Die Radscheiben schleifen an diesen Schrauben.

Der Getriebemotor wird mit M3 Schrauben in den Rahmen geschraubt. Es ist ein tragendes Teil für den vorderen Radsatz und sitzt super fest - nichts wackelt.

Die hintere Antriebswelle ist ein 3D-Druck. Das Formteil ist so konstruiert, dass Kugellager 6700ZZ mit 10x15x4 mm aufgezogen werden können. Die Antriebswelle dreht sich leichtgängig, die Radscheiben werden später aufgeschraubt.

Der vordere Radsatz nutzt die Welle des Motorblocks. Auf die Radscheiben werden Adapter geschraubt, die zum einen den Achsabstand bestimmen und zum anderen den 90° Versatz für den Stangenantrieb gewährleisten. Da die Motorwelle abgeflacht ist, sitzen die Adapter an der richtigen Position. Über die Bohrung der Welle können die Radscheiben mit M2-Schrauben fixiert werden.

Der Montage des Lokausbaus ist unspektakulär und kann der originalen Anleitung entnommen werden.

Elektronik

Im Vorbau der Lok, wo im Original der Dieselmotor und das Getriebe sitzt, ist genügend Platz für Akku und elektronische Bauteile. Zur Unterbringung dieser Dinge habe ich ein Formteil erstellt:

Das Akkufach ist für einen 18350 LiIo-Akku konzipiert. Auf der Baugruppe links wird der Funk-Empfänger und der Hauptschalter untergebracht. Die anderen freien Aussparungen sind zur Montage von Zusatzgewichten nutzbar. Es passen selbstklebende Gewichte zur Reifenmontage mit den Abmessungen 20 x 24 mm und 10 g Gewicht.

Der Download enthält auch eine Bohrschablone am Anbringen der Befestigungsbohrungen auf dem Lokrahmen.

Für die Beleuchtung vorn und hinten habe ich 3 mm Leds in weiß verwendet. In die gedruckten Lampengehäuse wurden Bohrungen eingefügt. Die hintere Lampe konnte jetzt nicht mehr wie vorgesehen geschraubt werden, da die vorhandene Bohrung für die Led gebraucht wurde. Stattdessen wurde die Lampe verklebt. Die vordere Led dient auch als Statusanzeige (Feature LED2).

Im Nachhinein betrachtet hätten die Leds gern auch etwas größer ausfallen können.

Der Akkukasten kann zum Akkuwechsel herausgeschoben werden. Die Kabelverbindung sollte steckbar ausgeführt werden. Die Elektronik-Baugruppe hat drei Steckverbinder: zum Akku, zum Motor und zur Beleuchtung.

Die Motorklappen links und rechts haben Scharniere und können geöffnet werden. Hinter der einen Klappe versteckt sich der Hauptschalter und zum Akkuwechsel können beide Klappen geöffnet werden.

Testfahrten

Das motorisierte Modell bringt mit Akku und Steuerung ca. 352 g auf die Waage. Ich habe noch 40 g Zusatzgewichte montiert, was zu einem Gesamtgewicht von ca. 400 g führt. Das Rollmodell wiegt 258 g und mit ebenfalls 40 g Zusatzgewicht jetzt ca. 300 g.

Für Testfahrten habe ich eine Strecke aus LocoRemote-Gleisen mit Standard-Radius aufgebaut. Die Kurven werden ohne Probleme durchfahren. Lediglich bei den Abzweigen der Weichen hakte der vordere Radsatz. Das ist genau der Radsatz, bei dem die Welle des Motorblocks genutzt wird. Die Spurweite muss gut eingestellt sein. Der zweite Radsatz mit der gedruckten Achse in den großen Kugellagern passt sehr gut.

Nach Messfahrten mit einem 6-teilgen Grubenhuntzug (760 g Gesamtgewicht) hatte ich die 40 g Zusatzgewicht angebracht. Bei längeren Zügen kann das Zusatzgewicht erhöht werden. Unangenehm ist das Anfahrverhalten und vor allem das hochfrequente Fiepen beim Anfahren aufgefallen. Nach einigen Versuchen habe ich die PWM-Frequenz des Empfängers von 1 KHz auf 120 Hz herabgesetzt.

Die Kuppelbolzen sind für den vorderen Lokpuffer etwas kurz und mit der Kuppelstange dann der Standard-Radius der LocoRemote-Gleise nicht durchfahren werden. Das ist alles nicht schlimm, passende Teile sind schnell nachgefertigt.

Galerie und Video

Fazit

Der Stangenantrieb war ein Auslöser für den Test des Modells von Printable-Railroads auf cults3d. Aber das ist nicht das Einzige. Auch die Variante den gedruckten Achsen, die in großen Kugellagern gehalten werden, ist interessant. Die eierfreie Montage der Radscheiben scheint mit diesem Prinzip einfacher zu funktionieren. Ich werde das Thema in einem späteren Artikel noch mal aufgreifen. Aber der Stangenantrieb scheint das fehlende Puzzleteil für den Antriebsblock meiner Ns2f (siehe Artikel 127: „Ns2f: 30 PS Diesel des LKM - Teil 1“) zu sein.

Der Detaillierungsgrad des Modells ist für eine Spielbahn gut. Wegen der robusten und fast unverwüstlichen Bauweise ist dieses Modell tatsächlich für den harten Einsatz im Kinderzimmer geeignet.

Der Motorblock mit dem Getriebe aus Kunststoff führt bei mir zu gemischten Gefühlen. Interessant ist die gute Passform für 45 mm Spurweite. Aber die schwammige Lagerung und der kleine Motor ist meines Erachtens nichts für den richtigen Modellbau, zumal der zweite Radsatz hervorragend in Kugellagern läuft.

Das Modell ist insgesamt eine sehr gute Konstruktion, die einfach zu bauen ist. Es gibt kaum filigrane Details, die im Spielbetrieb kaputt gehen könnten. Mit einer geeigneten Steuerung fährt das Modell vernünftig und zieht etliche Loren über die Gleise.

Für Fragen oder Diskussionen zum Artikel nutze die Matrix.