Automatische Frisbee-Trainingsmaschine
Mechatronisches System zur präzisen Rotationssteuerung eines Frisbees — B.Eng. Abschlussarbeit, Hochschule München
Technische Details
Arduino Mega, 3D-gedruckte Bauteile (FDM), DC-Motoren mit PWM-Steuerung, Fusion 360 (CAD), einstellbare Wurfparameter: Rotationsgeschwindigkeit (Spin), Abwurfkraft, -winkel, -intervall
Herausforderung
Im Freestyle Frisbee hängt alles an der Rotationsgeschwindigkeit. Beim Nail Delay — dem Balancieren der rotierenden Scheibe auf dem Fingernagel — bestimmt der Spin direkt, wie lange und wie komplex ein Trick ausgeführt werden kann. Selbst erfahrene Spieler überschreiten selten 20 Sekunden Rotationsdauer, Anfänger brauchen oft Wochen, um überhaupt einen kontrollierten Spin zu erzeugen.
Das einzige verfügbare kommerzielle Gerät, die Z-Machine (John Thorne, 1993), klemmt die Scheibe von innen an nur zwei Punkten — was zu Schlupf, exzentrischer Rotation und Materialverformung führt. Dazu: kein Upside-Down-Betrieb möglich, hoher Preis (~1.200 USD), ineffizienter Bleiakku, und ungünstig platzierte Bedienelemente.
Ziel der Abschlussarbeit: ein vollständig neukonzipiertes mechatronisches System, das diese Schwächen systematisch behebt.
Lösung
Das Kernprinzip: Die Scheibe wird von außen fixiert — nicht von innen. Ein gefederter Hebelarm drückt die Frisbee gegen zwei stationäre Laufrollen, sodass drei gleichmäßig verteilte Kontaktpunkte entstehen. Das eliminiert den Schlupf und ermöglicht erstmals beide Einlagerichtungen: klassisch (Oberseite oben) und Upside-Down — eine Voraussetzung für fortgeschrittene Trick-Varianten, die bisher maschinell nicht trainierbar waren.
Die Frisbee rotiert in der Maschine und wird mit der Hand entnommen — kein Abschuss, keine Wurfmechanik.
Technisch realisiert durch:
- Modularer Rahmen aus 20×20mm Aluminium-Systemprofilen (Motedis)
- BLDC-Motor mit dediziertem Steuergerät (Überstromschutz, Drehzahlregelung)
- LiFePo4-Akku für effiziente, leichte Energieversorgung
- Öldruckdämpfer (BLUM) über Pleuel-Gleiter-System für sicheren, gedämpften Hebelrücklauf
- Endschalter für automatischen Startvorgang nach definierter Verzögerung
- Alle Funktionsbauteile als 3D-gedruckte Komponenten (FDM), konstruiert in Fusion 360
- Kompaktmaß: 360 × 160 × 170 mm — transportbereit und geschlossen
Ergebnis
Ein funktionsfähiger Proof of Concept, der den externen Spannmechanismus in beiden Einlagerichtungen erfolgreich validiert. Im Testbetrieb wurden 800–900 U/min reproduzierbar erreicht — bei 50W Motorleistung und deutlich reduziertem Schlupf gegenüber der Z-Machine.
Das System fixiert nicht nur Standard-Frisbees zuverlässig, sondern auch andere runde Objekte (Porzellanteller, Whiz-Rings) — ein Beleg für die Flexibilität des Außenklemmprinzips. Die kompakte, geschlossene Bauweise schützt die Elektronik und erleichtert den Transport erheblich gegenüber dem Referenzsystem.
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