Alles, was Sie über LEGO-Pneumatik wissen möchten

Lassen Sie uns tiefer in die LEGO-Pneumatik eintauchen. Wir werden die Geschichte des Systems, die Komponenten, die Wissenschaft dahinter, LEGO-Sets und MOCs erkunden. Lasst uns loslegen, es gibt viel zu entdecken.

Für mich ist das alles böhmische Dörfer

Das Wort „pneumatisch“ leitet sich vom lateinischen „pneumaticus“ ab, was wiederum vom griechischen „pneumatikós“ kommt, was „Luft, Atem oder Geist“ bedeutet. Laut Wörterbuch bedeutet es „Enthalten oder Arbeiten mit Luft oder Gas unter Druck“. Pneumatische Energie lässt sich sauber, schnell und einfach über einen Kompressor gewinnen. Beispiele hierfür sind Drucklufthämmer, Schlagschrauber, Federn und Bremsen. Viele der Instrumente Ihres Zahnarztes, von denen Sie vielleicht nichts wissen, werden ebenfalls mit Luftdruck betrieben.

Die Pneumatik hat einen Verwandten in Form der Hydraulik. Dieses Wort mit griechisch-lateinischen Wurzeln leitet sich von „hudor“ ab, was Wasser bedeutet. Es handelt sich dabei um eine Technologie, bei der Flüssigkeiten, häufig Öl, zur Kraftübertragung genutzt werden. Die Hydraulik bietet gegenüber der Pneumatik einige Vorteile, da Flüssigkeiten im Gegensatz zu Gasen nicht komprimierbar sind. Das Ergebnis ist mehr Präzision und Leistung. Aus diesem Grund wird Hydraulik in schweren Maschinen wie Baggern, Ladern, Kränen und Abschleppwagen eingesetzt. Hydraulik kann jedoch mit viel Aufwand verbunden sein und ist im Allgemeinen teurer.

Aufgrund ihrer Ähnlichkeit kann die Pneumatik zur Modellierung der Hydraulik verwendet werden, und genau das ist es, LEGO hat sich hierfür entschieden, als das Unternehmen realistischere schwere Maschinen bauen wollte. Für Bei LEGO -Modellen kommt es nicht so sehr auf Leistung und Präzision an, sondern eher auf Kosten und Benutzerfreundlichkeit.

Nachdem wir diese Theorie nun hinter uns gebracht haben, gehen wir zurück in die Zeit, zu den Anfängen von LEGO Technic.

Am Anfang…

Technic wurde 1977 mit vier Sets (also jedenfalls vier Modellen – es gab auch ein Motorset und ein Zusatzset) eingeführt. Im Jahr 1978 wurden zwei weitere Sets herausgebracht, bevor eine schnelle Erweiterung des Sortiments an Technic-Teilen begann. 1979 hielten Ketten und Laufflächen Einzug, 1980 kamen Stoßdämpfer, Differenzial und das 16-Zahn-Kettenrad hinzu, 1981 Mittelreifen, Kniegelenke und Lenker. Danach ging es etwas langsamer; 1982 kamen lediglich Reibstifte hinzu und 1983 die 3L-Achse.

Im Jahr 1984 kam die bis dahin größte Innovation und das Thema dieses Artikels: pneumatische Elemente. In der ersten Welle wurden alle Kernteile des Systems eingeführt: eine Pumpe zur Druckerzeugung, ein Ventilblock und Schalter zur Druckregelung sowie Arbeitszylinder zur Nutzung des Drucks.

Es handelte sich um ein ausgeklügeltes System, dessen Herzstück ein spezieller Verteilungsblock war. Es verfügt über zwei Einwegventile, so dass die Pumpe, wenn sie in der Mitte angeschlossen ist, auf der einen Seite Luft herausbläst und auf der anderen Seite Luft heraussaugt. Wenn Sie jede Seite des Ventilblocks mit einer Seite eines Schalters verbinden, können Sie wählen, ob der mittlere Anschluss am Schalter Luft bläst oder saugt. Verbinden Sie diesen Anschluss mit einem Zylinder und schon können Sie den Zylinder mit dem Schalter bedienen. All dies wird im folgenden Diagramm dargestellt; Sie drücken die rote Pumpe, bewegen den Schalter nach links oder rechts und die Stange im Zylinder geht nach oben oder unten.

Das Flaggschiff-Set dieses Jahres, der 8851 Excavator, war eine sehr beeindruckende Maschine mit einer viel realistischeren Mechanik als der einige Jahre zuvor erschienene 856 Bulldozer, musste sich aber mit Zahnstangengetrieben begnügen. Ein weiteres pneumatisches Set (8680 Arctic Base) wurde 1986 herausgebracht, bevor LEGO erkannte, dass Verbesserungen erforderlich waren.

Jetzt kommt der wissenschaftliche Teil: Konzentrieren Sie sich!

Sehen Sie, es gab mit diesem frühen System ein ziemlich grundlegendes Problem und um es zu erklären, muss ich meinen Physiklehrerhut aufsetzen. Was LEGO entwickelt hatte, war ein System einfachwirkender pneumatischer Zylinder. Dies bedeutet, dass die Druckluft der Pumpe nur auf eine Seite der Arbeitszylinder wirkt. So sieht das aus:

Blau ist die Luft aus der Pumpe. Wenn es durch die Öffnung am Boden des Zylinders in die linke Kammer gedrückt wird, drückt es den Kolben nach rechts und drückt dadurch die Luft aus der rechten Kammer entlang der Stange aus dem Zylinder.

Je stärker Sie pumpen, desto höher ist der Luftdruck in der linken Kammer und desto stärker werden der Kolben (und die Stange mit dem Stiftloch) herausgedrückt. So weit, ist es gut.

Und was, wenn wir es andersherum machen wollen? Dank des Verteilerblocks mit seinen Einwegventilen saugt die Pumpe nun die Luft aus der linken Kammer. Außenluft gelangt in die rechte Kammer und drückt den Kolben nach innen.

Das Problem besteht darin, dass der Druck der Luft, die in den Kolben drückt, unabhängig davon, wie stark Sie pumpen, nie höher sein wird als der atmosphärische Druck, also der Druck der Luft in der Kammer. Dies bedeutet, dass der Zylinder niemals mit mehr als dem atmosphärischen Druck ziehen kann.

Die Lösung bestand in der Umstellung auf doppeltwirkende Zylinder. Was bedeutet das?

An der Schubfunktion ändert sich nicht viel. Die Luft aus der Pumpe gelangt weiterhin in die linke Kammer und die Luft aus der rechten Kammer wird herausgedrückt. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Luft jetzt nicht mehr entlang der Stange, sondern durch eine zweite Öffnung in den Zylinder gedrückt wird.

Der große Unterschied liegt in der Zugwirkung.

Anstatt Luft aus der linken Herzkammer anzusaugen, drückt die Pumpe nun Luft in die rechte Herzkammer und presst die Luft durch den Anschluss aus der linken Herzkammer heraus. Je stärker Sie pumpen, desto höher ist der Druck in der richtigen Kammer und desto größer ist die Zugkraft des Zylinders.

Okay, ich werde jetzt meinen Hut als Naturwissenschaftslehrer abnehmen und mir die Komponenten der Pneumatik V2 noch einmal ansehen.

Die Pumpe war neu und das nicht nur optisch. Die erste Pumpe konnte ein Vakuum erzeugen, die neue Pumpe hatte jedoch ein Einwegventil und konnte Luft nur durch die Öffnung herausdrücken. Der Verteilerblock wurde nicht mehr benötigt, da keine Luft mehr aus den Zylindern gesaugt werden musste. Der Schalter blieb unverändert, allerdings wurden, wie oben erwähnt, die Zylinder gewechselt. Sie bekamen ein zweites Tor und wurden von Plastikstangen auf Metallstangen umgerüstet.

Wie Sie im Diagramm sehen können, war das neue System viel einfacher.

Das neue System in die Praxis umsetzen

Pneumatics V2 wurde 1989 mit drei Sätzen eingeführt; ein Universalset, ein Kran und ein Baggerlader – beides Modelle, die in den pneumatischen Bereich zurückkehren würden. Drei Jahre später wurden zwei neue Teile eingeführt, ein kleiner Zylinder und eine kleine Pumpe. Die kleine Pumpe hat keine Feder wie die größere. Es sollte von einem Motor angetrieben werden, und genau das geschah im Flaggschiff-Set von Technic in diesem Jahr. 8868 Air Tech Claw Rig ist ein legendäres Set, das erste pneumatische Set mit eingebautem Kompressor. Technicopedia bietet hierzu einen hervorragenden und lesenswerten Artikel an.

Die nächste Neuerung war der Lufttank. Ein blauer Zylinder mit Einlass- und Auslassanschluss, dieser diente einfach als Puffer zur Speicherung von Druckluft. Es funktionierte wirklich gut und sorgte für einen deutlich reibungsloseren Betrieb. Es wurde 1997 in zwei Sets verwendet und dann in einem weiteren 1998. Seltsamerweise ist es seitdem nur in zwei Neuauflagen eines der 97er Sets und in Weiß in einem Dacta-Set erschienen. Aufgrund dieser geringen Produktionsmengen ist dies mittlerweile ein teures Teil; rechnen Sie mit einem Preis von 20 €/$ für ein gebrauchtes. Dasselbe Dacta-Set enthielt einen weiteren, mittlerweile teuren Gegenstand: ein Manometer, das nur in diesem einen, kurzlebigen Set enthalten war.

Mittlerweile war Technic dazu übergegangen, auf ein Design ohne Bolzen umzusteigen, sodass die Bolzen nach und nach aus den pneumatischen Teilen entfernt wurden. Die kleine Pumpe und der kleine Zylinder waren schon immer ohne Bolzen, aber im Jahr 2003 wurden der Schalter und der mittlere Zylinder durch Versionen ohne Bolzen ersetzt, und im Jahr 2016 bekamen wir endlich eine große Pumpe ohne Bolzen. Im Jahr 2011 wurde die kleine Pumpe etwas länger gemacht, damit sie besser zum Bolzenlosen System passt, und im Jahr 2015 wurden zwei längere Zylinder eingeführt. In der folgenden Tabelle ist die Produktionslebensdauer verschiedener pneumatischer Teile aufgeführt. Die Zahlen geben die Anzahl der Sets pro Jahr an, in denen das Teil erschienen ist.

Die meisten pneumatischen Teile sind sehr spezifisch und können eigentlich nicht für andere Zwecke verwendet werden. Es gibt jedoch zwei Teile, die speziell für das pneumatische System entwickelt wurden, jedoch bereits in Hunderten anderer Bausätze verwendet wurden.

Das erste ist das einfache T-Stück. Es wurde als Splitter entwickelt, um zwei Zylinder mit einem Schalter zu verbinden, aber die Möglichkeit, alles daran anzuschließen, hat es zu einem vielseitigen Teil gemacht, das in allen möglichen Kits und MOCs verwendet wurde. Eines der ersten Sets außerhalb von Technic, das es verwendete, war der mächtige 5571 Black Cat Truck. Im Jahr 2011 wurde sein Cousin, der Schlauchverbinder mit Achsanschluss, geboren und auch er hat sich als vielseitig und beliebt erwiesen.

Aber warten Sie, es gibt mehr als LEGO Technic

Bisher haben wir uns Technic angesehen, es gibt aber eigentlich noch zwei weitere pneumatische Systeme von LEGO. Im Jahr 2001 hatten wir ein Kurzzeitthema „Leben auf dem Mars“. Das Flaggschiff-Set, 7317 Aero Tube Hanger, verfügte über ein pneumatisches Rohrsystem, mit dem Marsmenschen in kleinen Fässern transportiert werden konnten. Es war ein bisschen wie die internen Postsysteme in Banken oder Kaufhäusern, die Behälter durch Röhren saugen.

Mit diesem Bausatz und insbesondere dem Rohrsystem erhielten wir auch die 2x8-Türgleitplatte. Das System erlebte 2007 mit der Mars Mission ein Comeback, wo es auch zum Schießen von Nerf-ähnlichen Darts verwendet wurde. Jang Bricks hat ein tolles Video, das all dies demonstriert.

Neueren Datums (und etwas weniger aufregend) ist das künstliche Wasser, das 2019 in zwei City-Sets verwendet wurde und seitdem nicht mehr gesehen wurde. Es gibt eine Gummiblase, die Sie zusammendrücken können, und wenn Sie das tun, kommt ein Wasserstrahl/ein durchsichtiger blauer Schlauch aus dem Fass. Mit dem ausziehbaren Rohr können Flammen niedergeschlagen werden.

Einer dieser beiden Sätze zeigt, dass die Blase mit Hilfe eines Adapterstücks physikalisch mit dem pneumatischen System von Technic kompatibel ist. Ein handelsüblicher pneumatischer Schlauch wird verwendet, um die Blase am Fuß der Leiter mit dem Wasserschlauchabschnitt am anderen Ende zu verbinden. Von dieser Kompatibilität wurde bislang noch kein Gebrauch gemacht. Angesichts der unterschiedlichen Eigenschaften der Blase und der pneumatischen Pumpe glaube ich nicht, dass dies jemals passieren wird, aber man kann nie wissen. LEGO-Set-Designer sind kreative Menschen …

Pneumatische Hall of Fame - Sets

Es gibt einige pneumatische Sets, die ich hervorheben möchte. Einige wurden bereits kurz erwähnt, verdienen aber etwas mehr Aufmerksamkeit.

8851 Bagger, das erste pneumatische Flaggschiff-Set (1984)

Im Vergleich zu heutigen Sets mag das etwas grob und simpel aussehen, aber man muss es relativieren. Die Proportionen sind recht gut und die Artikulation des Auslegers ist perfekt. Es war für seine Zeit ein fantastisches Set. Mit diesem Set wurde auch die Technic-Achse mit Gewinde eingeführt.

8868 Airtech Claw Rig, der erste Bordkompressor (1992)

Ein robuster Truck mit einem V6-Motor, einem Motor im Inneren, der einen Kompressor antreibt, und einem vollpneumatisch gesteuerten Kran am Heck. Dieses Set legte die Messlatte für Flaggschiff-Sets höher und blieb lange Zeit ein Fan-Favorit.

8455 Bagger, voller Funktionen (2003)

Der vorherige pneumatische Baggerlader hatte nur hinten eine Pneumatik, aber dieser hier ist völlig durchgedreht. Frontschaufel, Bagger und Stützbeine wurden mit nicht weniger als 7 Schaltern und 10 Zylindern bedient. Kein Set davor oder danach kam dem nahe. Die einzige Möglichkeit, dieses Set zu verbessern, besteht darin, einen Lufttank hinzuzufügen.

42053 Volvo EW160E, sie sieht gut aus (2016)

Dies ist ein fantastisches Set und wahrscheinlich mein liebstes pneumatisches Set. Es hat einfach alles; vollgepackt mit pneumatischen und anderen Funktionen und vielen tollen Teilen. Es hat gerade genug Details, um großartig auszusehen, sieht aber immer noch wie ein Technic-Set aus. Zusätzlich können Sie ein Batteriefach und einen Motor hinzufügen, um einen eingebauten Kompressor zu erhalten. Und das alles in einer kompakten Größe, die es erschwinglich machte.

42043 Mercedes-Benz Arocs 3245, der Größte (2015)

Das bei seiner Veröffentlichung größte Technic-Set ist heute nur noch das achtgrößte ... Dieses Set kann so viel mehr als nur Pneumatik. Über ein Getriebe kann der Motor, der den Kompressor antreibt, auch die Stützbeine ausfahren, die Ladefläche kippen oder den Kran drehen. Darüber hinaus verfügt es über Vollfederung und Allradlenkung.

Pneumatische Ruhmeshalle – der Erbauer (AFOLS)

Ich möchte auch einige LEGO-Bauer hervorheben, die mit Pneumatik erstaunliche Dinge gemacht haben. Die erste ist Jennifer Clark. Bevor sie ihre Musikkarriere startete, war sie nur ein paar Jahre als AFOL (Adult Fan of LEGO) aktiv, hat in diesen wenigen Jahren aber einige beeindruckende MOCs geschaffen.

Ihr erster pneumatischer MOC war ein kleiner Kompaktlader mit relativ einfachen Funktionen. Darauf folgte ein Kompaktbagger, bei dem es ihr gelang, eine unglaubliche Menge an Funktionalität in ein Modell zu packen, das buchstäblich in Ihre Handfläche passt. Das dritte und letzte Modell war ein JCB JS220, bei dem alle Erfahrungen mit dem kleineren Bagger genutzt wurden, um ihn noch besser zu machen.

Dieser JCB ist ein Meisterwerk der LEGO-Technik. Es verfügt über Motoren zum Antrieb der Ketten und zum Schwenken des Oberwagens sowie über Pneumatik zur Steuerung des Auslegers. Nicht nur die Abmessungen und der Bewegungsbereich sind sehr präzise, ​​sondern auch die Steuerung. Zu diesem Zweck baute sie eine modifizierte Fernbedienung, die über eine Versorgungsleitung mit dem pneumatischen Kompressor am Modell verbunden ist. Es verfügt über Joysticks, mit denen dieselben Funktionen gesteuert werden wie bei einem echten JCB-Bagger. Ich hatte das Vergnügen, bei einer Veranstaltung zum Modellbau, bei der wir beide ausstellten, mit diesem Bagger zu spielen.

Schauen Sie sich auch ihre Website an, auf der nicht nur die Modelle gezeigt werden, sondern auch die technischen Prinzipien und der Entwicklungsweg dahinter beschrieben werden.

Der zweite Erbauer ist sein Landsmann Rene Kok. Als ihm klar wurde, dass pneumatische Zylinder aus LEGO genauso funktionierten wie die in einer Dampfmaschine, konstruierte er eine Reihe amerikanischer Dampflokomotiven mit Zahnradantrieb. Ich bin nicht sicher, aber vielleicht war er der Erste, der das getan hat. Mein Favorit ist sein Modell eines Shay:

Die üblichen leuchtend gelben Pneumatikzylinder wären hier fehl am Platz gewesen, deshalb verwendete Rene die transparenten aus den LEGO Education-Sets. Ich habe diese Lokomotive auf Schienen fahren sehen, über eine Versorgungsleitung mit einem Kompressor verbunden, und es war ein wunderschöner Anblick und Klang. Schauen Sie sich seine anderen Modelle in seinem Brickshelf-Ordner an.

Der nächste Erbauer hat pneumatische Motoren auf die nächste Stufe gebracht. Alex „NicJasno“ Zorko ist Herr. Pneumatischer Motor. Er modellierte Verbrennungsmotoren anstelle von Dampfmaschinen und verbrachte viel Zeit damit, LEGO-Druckluftmotoren zu perfektionieren. Seine Videos sind nichts für Puristen; Er vergrößert die Öffnungen an den Zylindern durch Bohren, um den Luftstrom zu verbessern, und verwendet Schmiermittel für eine bessere Leistung, aber die Ergebnisse sind unglaublich. Er ließ seinen V8 auf über 1500 U/min drehen.

Die pneumatischen Motoren von LEGO sind sehr leistungsstark und Alex nutzt diese Leistung für große Technic-Autos. Nicht nur die Motoren dieser Modelle überzeugen, auch die Lenkung und das Fahrwerk sind hervorragend durchdacht. Schauen Sie sich einige beeindruckende Videos auf seinem YouTube-Kanal an!

Über den letzten Erbauer weiß ich nur sehr wenig, aber er hat den verrücktesten LEGO-Druckluftmotor-MOC aller Zeiten gebaut. Habe ich erwähnt, dass pneumatische Motoren leistungsstark sind?

Ja, das ist ein Auto in Lebensgröße, angetrieben von 256 pneumatischen Zylindern, das 30 km/h fahren kann. Zweifellos wurde Klebstoff verwendet, aber es ist trotzdem beeindruckend. Eine Probefahrt könnt ihr euch auf YouTube ansehen .

Die Rückkehr der Luftmacht

Mit der Veröffentlichung des John Deere-Kits verfügen wir zum ersten Mal seit 2006 in drei aufeinanderfolgenden Jahren über ein pneumatisches Kit. Es scheint, dass pneumatische Sets beliebter sind denn je! Bitte beachten Sie: nächstes Jahr ist das 40-jährige Jubiläum von LEGO Pneumatics. Wird LEGO diesen Meilenstein mit einem besonderen Set würdigen? Vielleicht ein neuer Lufttank ohne Bolzen? Vielleicht ein pneumatischer Motorsatz? Nur die Zeit wird es zeigen …

Hier noch ein paar technische Hinweise. Für diesen Artikel habe ich die Rebrickable-Inventare und Teilenummern verwendet. In einigen Fällen unterscheiden sie sich von den Teilenummern von BrickLink und Brickset. Beispielsweise ist 47223a auf Rebrickable 4694bc01 auf BrickLink und 33163 auf Brickset.

Wenn Sie sich mit pneumatischen Motoren vertraut machen möchten, schauen Sie sich dieses Video auf dem YouTube-Kanal von Brick Technology an. Wer weiß, was man heute mit Luftmotoren alles erreichen kann!