Modellmotorenbau - Technik & Handwerk 🛠️

Hier stelle ich selbst gebaute und größtenteils selbst konstruierte Modellmotore mit ihren technischen Daten, vielen Fotos aus der fertigung und teilweise auch Screenshots aus dem CAD-System vor. Bei den Motoren handelt es sich u.A. um Druckluftmotore, Dampfmaschinen und Sterlingmotore. Folgende Modelle sind zu sehen: 1-Zylinder Motor, 2-Zylinder Motor, 4-Zylinder Motor, 5-Zylinder Motor, V2-Motor, V8-Motor, Balancier Dampfmaschine, Mini-Motor, Stirlingmotor, Sternmotor, Elbow Engine (Quaddel Daddel).

Nachbauten von Gästen dieser Homepage oder von YouTube-Kanalzuschauern sind in meiner „Hall-of-Fame“ zu finden

Die Herausforderung bei diesem 4-Zylinder Druckluftmotor ist zum einen die gebaute Kurbelwelle und zum anderen die Steuerwelle mit dem dünnen aber relativ langen Sackloch für die Luftzufuhr. Die Kurbelwelle und die Kurbelwellenlager müssen sehr exakt gefertigt werden, damit die gebaute Kurbelwelle nicht klemmt. Die Kurbelwelle hatte zunächst eine Gleitlagerung mit der der Motor auch schon gut gelaufen ist. Später wurde der Motor auf eine Nadellagerung umgebaut. Damit läuft er perfekt und ist zudem selbstanlaufend.

Konstruktion und Bau eines 4-Zylinder Druckluftmotors (YouTube-Playlist mit 15 Videos)

Technische Daten:

Anzahl Zylinder: 4
Einzelhubraum: 2,46 cm3
Gesamthubraum: 9,85 cm3
Bohrung x Hub:14 x 16 mm
Kurbelwelle: Gebaut
Kurbelwellenlager: Nadellager, 5-fach gelagert
Luftsteuerung: über obenliegende Steuerwelle mit Zahnriemenantrieb
Gewicht incl. Grundplatte: 3340 g
Max. gemessene Drehzahl: 4350 U/min
Baujahr: 2021/2022
Konstruktion: Eigenkonstruktion

Diesen 1-Zylinder Druckluftmotor habe ich nach fertigen Plänen gebaut und anschließend um einen Druckbehälter erweitert. Der Motor wurde ohne den Druckbehälter schon sehr oft gebaut und ist ein typisches Werkstück in Lehrwerkstätten für Metallberufe:

Technische Daten:

Anzahl Zylinder: 1
Einzelhubraum: 2,46 cm3
Gesamthubraum: 2,46 cm3
Bohrung x Hub: 14 x 16 mm
Kurbelwelle: Gebaut
Kurbelwellenlager: Gleitlagerung Stahl in Grauguss
Luftsteuerung: über Kurbelwelle
Gewicht incl. Druckbehälter: 3570 g
Max. gemessene Drehzahl: 5425 U/min
Baujahr: 1982

Technische Zeichnungen siehe: https://www.ulrich-rapp.de/stoff/pc/cad/index.htm

Dieser mit Druckluft betriebene V2-Motor ist von der Fertigung her etwas aufwändiger, da er viele Frästeile, teilweise mit 45 Grad Winkeln, hat. Zudem ist der Motorblock in das Kurbelgehäuse, das Kurbelwellenlager und den Gehäusedeckel geteilt. Diese Teile müssen sehr genau zusammen passen, damit die Kurbelwelle ohne zu klemmen rund läuft und zudem absolut plan gefräst werden, damit keine Druckluft entweicht.

Konstruktion und Bau eines druckluftbetriebenen V2-Motors (YouTube-Playlist mit 5 Videos)

Technische Daten:

Anzahl Zylinder: 2
Bankwinkel: 90 Grad
Einzelhubraum: 2,46 cm3
Gesamthubraum: 4,92 cm3
Bohrung x Hub:14 x 16 mm
Kurbelwelle: Stahl, gebaut
Kurbelwellenlager: Gleitlagerung mit Bronzebuchsen
Luftsteuerung: über Kurbelwelle
Gewicht: 1250 g
Max. gemessene Drehzahl: 2680 U/min
Baujahr: 2023
Konstruktion: Eigenkonstruktion

Dieser mit Druckluft betriebene V8-Motor ist seit Februar 2025 fertiggestellt.

Technische Daten:

Anzahl Zylinder: 8
Bankwinkel: 90 Grad
Zylinderversatz: Keiner (Gabelpleuel)
Einzelhubraum: 2,46 cm3
Gesamthubraum: 19,68 cm3
Bohrung x Hub:14 x 16 mm
Kurbelwelle: Stahl, gebaut, 5-fach gelagert
Kurbelwellenlager: Nadellager
Luftsteuerung: über mittige Steuerwelle für Ein- und Auslasssteuerung
Gewicht: 2500 g
Max. gemessene Drehzahl: tbd
Baujahr: 2024 / 2025
Konstruktion: Eigenkonstruktion

Konstruktion und Bau eines druckluftbetriebenen V8-Motors (YouTube-Playlist mit 13 Videos)

Hier einige Screen Shots des CAD-Modells:

Und hier Fotos der Einzelteile, von Baugruppen und von dem fertig montierten Motor:

Diese Dampfmaschine ist sehr einfach zu bauen und eine gute Einstiegsübung für Anfänger in der Zerspanung. Technische Zeichnungen zu dieser Dampfmaschine biete ich im Downloadbereich zum kostenlosen Download an.

Konstruktion und Bau einer oszillierenden 2-Zylinder Dampfmaschine (YouTube-Playlist mit 7 Videos)

Technische Daten:

Anzahl Zylinder: 2
Einzelhubraum: 1 cm3
Gesamthubraum: 2 cm3
Bohrung x Hub: 8 x 20 mm
Kurbelwelle: Gebaut
Kurbelwellenlager: Nadellager
Luftsteuerung: über oszillierende Zylinder, einfachwirkend
Gewicht incl. Grundplatte: 1900 g
Max. gemessene Drehzahl: 1750 U/min
Baujahr: 2022
Konstruktion: Eigenkonstruktion

Dieser Mini-Druckluftmotor ist sehr einfach aufgebaut und besteht aus nur wenigen Bauteilen. Die Herausforderung bei der Fertigung ist eher die Größe der Bauteile, da die Grundplatte des Motors eine Fläche von nur 30 x 22 mm hat.

Technische Daten:

Anzahl Zylinder: 1
Hubraum: 0,042 cm3
Bohrung x Hub: 3 x 6 mm
Kurbelwelle: Einteilig
Kurbelwellenlager: Gleitlager
Luftsteuerung: über oszillierenden Zylinder, einfachwirkend
Gewicht: 62 g
Max. gemessene Drehzahl: 7850 U/min
Baujahr: 2023
Konstruktion: Eigenkonstruktion

Die Idee für Konstruktion und Bau des Minimotors ist dem folgendem YouTube-Video entnommen: https://youtu.be/3Hn9qk1sLbU Dieser Motor unterscheidet sich von meinem Minimotor durch den etwas kleineren Hub (5 vs. 6 mm) und die Funktionsweise (doppeltwirkend vs. einfachwirkend)

Die Herausforderung beim Bau von kleinen Sterlingmotoren ist es, einen guten Kompromiss zwischen Leichtgängigkeit einerseits und Dichtheit andererseits zu finden. Aufgrund der extrem geringen Leistung, muss der Arbeitskolben sehr leichtgängig sein, darf aber andererseits auch keinen nennenswerten Druckverlust aufweisen, da ein Druckverlust mit hoher Wahrscheinlichkeit dazu führt, dass der Motor nicht läuft.

Bau eines Stirlingmotors St 2-90 M (YouTube-Playlist mit 7 Videos)

Technische Daten:

Anzahl Zylinder: 1 Arbeitszylinder, 1 Verdrängungszylinder
Einzelhubraum Arbeitszylinder: 3,08 cm3
Gesamthubraum: 3,08 cm3
Bohrung x Hub: 14 x 20 mm
Kurbelwelle: Gebaut
Kurbelwellenlager: Nadellager
Gewicht incl. Grundplatte: 1330 g
Max. gemessene Drehzahl: 1000 U/min
Baujahr: 2022

Der Motor wurde nach Plänen von Manfred Wagner gebaut:

https://www.manfreds-hobbypage.de/

Dieser druckluftbetriebene 5-Zylinder Sternmotor mit oszillierenden Zylindern ist zur Zeit in Konstruktion bzw. Fertigung. Die Konstruktion ist abgeschlossen, die Fertigung in wesentlichen Teilen beendet und der erste Probelauf erfolgreich absolviert:

Bau eines 5-Zylinder Sternmotors (YouTube-Playlist mit 10 Videos)

Technische Daten:

Anzahl Zylinder: 5
Zylinderwinkel: 72 Grad
Einzelhubraum: 1 cm3
Gesamthubraum: 5 cm3
Bohrung x Hub: 8 x 20 mm
Kurbelwelle: Stahl, gebaut
Kurbelwellenlager: Gleitlagerung mit Bronzebuchse
Luftsteuerung: über oszillierende Zylinder
Gewicht: 3000g
Max. gemessene Drehzahl: noch unbekannt
Baujahr: 2024
Konstruktion: Eigenkonstruktion

Dieser etwas außergewöhnliche Motor hat 6 Zylinder und ist trotzdem sehr einfach und aus nur wenigen Bauteilen aufgebaut. Genaugenommen handelt es sich um einen 6-Zylindermotor mit nur 5 beweglichen Teilen. Im deutschsprachigen Raum ist die Maschine auch unter dem Begriff "Quaddel Daddel" oder "Quaddel Daddel Motor" bekannt. Die Herausforderung bei der Fertigung dieser Maschine ist, daß alle Teile exakt rechtwinklig zueinander stehen müssen. Ebenso muss der Winkel der Kolbens genau 90 Grad betragen. Bereits bei geringen Abweichungen vom rechten Winkel wird sich der Motor nicht drehen und die Kolben in den Zylindern klemmen.

Bau einer 6-Zylinder Elbow-Engine (YouTube-Playlist mit 3 Videos)

Technische Daten:

Anzahl Zylinder: 6
Einzelhubraum: 0,5 cm3
Gesamthubraum: 3 cm3
Bohrung x Hub: 6 x 18
Kurbelwelle: keine
Luftsteuerung: über rotierende Zylinderblöcke
Gewicht: 725g
Max. gemessene Drehzahl: noch unbekannt
Baujahr: 2024
Konstruktion: Eigenkonstruktion

Die folgende Balancier-Dampfmaschine wurde 2026 konstruiert und gefertigt und orientiert sich bezüglich der Kraftübertragung vom Kolben auf das Pleuel über einen Balancier an den historischen Dampfmaschinen von Thomas Newcomon und James Watt. Im Vergleich zu den Dampfmaschinen von James Watt fehlt bei dieser Maschine allerdings der Watt-Mechanismus und die Dampfsteuerung erfolgt nicht über einen Schieber, sondern über eine oszillierende Steuerwelle. Insofern handelt es sich hier nicht um einen klassischen Nachbau historischer Maschinen, sondern bewusst um eine Maschine, die auf das Wesentliche reduziert ist.