Windgeneratoren wickeln, Rotorblätter schnitzen, Inselanlagen planen: jedes Thema von der Physik über die Berechnung bis zur Werkbank und zur Messung danach. Offen und nachrechenbar.
Wind alternators wound by hand, blades carved from timber, off-grid systems planned: every topic from physics and calculation to the workbench and the measurement afterwards. Open and verifiable.
Ein Thema gilt erst als abgearbeitet, wenn es alle sechs Ebenen durchlaufen hat. Die Messung fließt zurück in den Rechner.
A topic counts as complete only after passing all six layers. Measurements feed back into the calculator.
Physik, Herleitung, Gültigkeit der Näherung
Physics, derivation, validity of approximations
Literatur, Normen, offene Bauweisen
Literature, standards, open designs
Browser-Werkzeug, offline, JSON-Export
Browser tool, offline, JSON export
Stückliste, Zeichnung, Fertigungsdaten, Kosten
Bill of materials, drawings, fabrication data, cost
Anleitung mit Sicherheitsstopps
Step-by-step guide with safety stops
Messprotokoll, Soll/Ist, Rückfluss
Test log, target vs. actual, feedback
Von der Einzelanlage bis zur Bilanz eines ganzen Haushalts: Strom, Wärme, Wasser, Werkstatt.
From a single machine to the balance of a whole household: power, heat, water, workshop.
Axialfluss, Blätter aus Holz oder Druck, Furling, Mast.
Axial flux, timber or printed blades, furling, tower.
Axial- und Radialfluss, Nutenstern, Wicklungen, Magnete, gedruckte Statoren.
Axial and radial flux, slot star, windings, magnets, printed stators.
Inselanlage, MPPT, Monatsertrag mit Neigungsgewinn.
Off-grid, MPPT, monthly yield with tilt gain.
LiFePO4, Blei, thermische Speicher.
LiFePO4, lead-acid, thermal storage.
Druckrohr, Rohrreibung, Pelton, Turgo, Durchströmturbine.
Penstock, friction loss, Pelton, Turgo, crossflow.
Wasserräder und Strömungsturbinen ohne Aufstau.
Water wheels and hydrokinetic turbines without a dam.
Wärmepumpe Luft/Wasser, Sole, Wärmetauscher, Solarthermie.
Air/water and brine heat pumps, heat exchangers, solar thermal.
Biogas, Holz, Raketenofen, Speichermasse.
Biogas, wood, rocket stove, thermal mass.
Weibull, Höhenprofil, Wetterdaten, P50/P90.
Weibull, height profile, weather data, P50/P90.
DC-Netze, Hybridbetrieb, Dump-Load, Regelung.
DC grids, hybrid operation, dump load, control.
Widder-Pumpe, Regenwasser, Bilanz für Haus und Werkstatt.
Ram pump, rainwater, balance for house and workshop.
Leerlauf- und Lastkennlinie, Leistungskurve, Soll/Ist.
Open-circuit and load curves, power curve, measured vs. calculated.
Jedes Modul läuft als einzelne Datei im Browser, tauscht Daten im gemeinsamen Format AUT-X1 aus und lässt sich einzeln nutzen, ersetzen oder erweitern.
Every module runs as a single file in the browser, exchanges data in the shared AUT-X1 format and can be used, replaced or extended on its own.
| ID | Modul | Module | Rechnet | Calculates | Bereich | Area | Status |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AUT-W002 | BLATTWERK | Rotorblatt nach Schmitz/Betz, Schablonen 1:1, Druck-SegmenteBlade after Schmitz/Betz, 1:1 templates, print segments | WindWind | v0.5 | |||
| AUT-W018 | ROTORWERK | Vertikalrotoren und Dachturbinen: Savonius, H-Darrieus, Helix, Hybrid; DMST, Anlauf, Dachstandort, EigenfrequenzVertical-axis rotors and roof turbines: Savonius, H-Darrieus, helical, hybrid; DMST, starting, roof site, natural frequency | WindWind | v0.3 | |||
| AUT-W001 | WICKELWERK | Axialfluss-Generator, Leistungskurve, Jahresertrag, Druckteile (SCAD)Axial-flux alternator, power curve, annual yield, printed parts (SCAD) | Generatoren & MotorenGenerators & motors | v0.8 | |||
| AUT-W003 | UMBAUWERK | Motor als Generator: ke, Einschaltdrehzahl, Übersetzung, Leistungskurve, UmverdrahtungMotor as generator: ke, cut-in speed, gear ratio, power curve, rewiring | Generatoren & MotorenGenerators & motors | v0.2 | |||
| AUT-W014 | NUTENSTERN | Wicklungen, Wicklungsfaktor, kV/kT, Generatorkennlinie, DruckteileWindings, winding factor, kV/kT, generator curve, printed parts | Generatoren & MotorenGenerators & motors | v0.5 | |||
| AUT-W006 | WASSERWERK | Druckrohr, Turbinenwahl, Pelton, Fluss, WidderPenstock, turbine choice, Pelton, river, ram pump | Wasser & FlussWater & river | v0.4 | |||
| AUT-W016 | FLUSSWERK | Flusskraft ohne Aufstau: Dauerlinie, Strömungsturbine, Wasserrad, Schnecke, VerankerungRiver power without dams: flow duration, current turbine, water wheel, screw, mooring | Wasser & FlussWater & river | v0.2 | |||
| AUT-W007 | WÄRMEWERK | Wärmepumpe, Wärmetauscher, Solarthermie, Biogas, HolzHeat pump, heat exchanger, solar thermal, biogas, wood | Wärme & BioHeat & bio | v0.3 | |||
| AUT-W013 | STANDORTWERK | Weibull, Wetterdaten, P50/P90, PV-Ertrag, BilanzWeibull, weather data, P50/P90, PV yield, balance | Standort & WetterSite & weather | v0.4 | |||
| AUT-W004 | SONNENWERK | PV-Ertrag, Stringauslegung, Inselauslegung, StundenprofilPV yield, string sizing, off-grid sizing, hourly profile | System & SpeicherSystem & storage | v0.3 | |||
| AUT-W005 | SPEICHERWERK | Batteriebank, Zyklenlebensdauer, thermische Speicher, JahressimulationBattery bank, cycle life, thermal storage, annual simulation | System & SpeicherSystem & storage | v0.2 | |||
| AUT-W008 | SYSTEMWERK | 8760-h-Simulation Wind, PV, Wasser, Speicher, Last; Größenraster8760 h simulation wind, PV, water, storage, load; sizing grid | System & SpeicherSystem & storage | v0.3 | |||
| AUT-W009 | LEITUNGSWERK | Querschnitt, Spannungsfall, Verluste, AbsicherungshilfeCross-section, voltage drop, losses, protection helper | System & SpeicherSystem & storage | v0.2 | |||
| AUT-W010 | BILANZWERK | Autarkie Strom, Wärme, Wasser; Kapitalwert, Amortisation, CO₂Self-sufficiency power, heat, water; NPV, payback, CO₂ | System & SpeicherSystem & storage | v0.2 | |||
| AUT-W017 | SONNENBAUM | Solarbaum: Geometrie, Eigenverschattung mit Bypass-Regel, Ertrag, Statik-Vorbemessung, Werkstoffe, SchulmodusSolar tree: geometry, self-shading with bypass rule, yield, preliminary structure, materials, school mode | System & SpeicherSystem & storage | v0.2 | |||
| AUT-W012 | MESSWERK | Leerlauf, Widerstand, Last, Wind-Leistungskurve (Bins), Wärme, Gas/Biogas, ProtokollOpen circuit, resistance, load, wind power curve (bins), heat, gas/biogas, report | Messen & PrüfenMeasure & test | v0.6 | |||
| AUT-W019 | WERKSTOFFWERK | Werkstoff- und Magnetwahl: Ashby-Ranking, Bauteilcheck mit Druck-Anisotropie, NdFeB/Ferrit/SmCo, magnetfreie Generatoren, CO₂Material and magnet selection: Ashby ranking, part check with print anisotropy, NdFeB/ferrite/SmCo, magnet-free generators, CO₂ | Werkstoffe & FertigungMaterials & production | v0.3 | |||
| AUT-W020 | DRUCKWERK | Fertigungsplanung Druck- und Laserteile: Teilekatalog, Bausätze, Druckerbelegung, Kalkulation, QSProduction planning for printed and laser parts: catalogue, kits, printer scheduling, costing, QA | Werkstoffe & FertigungMaterials & production | v0.4 | |||
| AUT-W021 | SCHUTZWERK | DC-Schutz, Akku, Mechanik, Wärme/Gas, Risikobeurteilung, Kinder & SchuleDC protection, battery, mechanics, heat/gas, risk assessment, kids & school | SicherheitSafety | v0.3 | |||
| AUT-W015 | PROJEKTWERK | Projektmappe: X1-Dateien aller Module sammeln, Varianten vergleichen, Konsistenz prüfen, Bericht (HTML)Project folder: collect X1 files from all modules, compare variants, check consistency, report (HTML) | Projekt & BerichtProject & report | v0.3 |
Feste Schnittstellen für Welle, Blattflansch, Stator, Elektrik, Mast und Messung: Rotor, Stator, Blätter und Elektronik lassen sich frei kombinieren und einzeln tauschen.
Fixed interfaces for shaft, blade flange, stator, electrics, tower and measurement: rotor, stator, blades and electronics combine freely and swap individually.
Zu jedem Modul gehören Druckteile mit Stückliste als Bausatz; Messbox und Laderegler laufen mit eigener ESP32-Firmware, deren Messdateien MESSWERK direkt liest.
Every module comes with printed parts and a parts list as a kit; the measurement box and charge controller run their own ESP32 firmware whose data files MESSWERK reads directly.
| ID | Modul | Module | Schnittstellen | Interfaces |
|---|---|---|---|---|
| HM01 | MagnetrotorMagnet rotor | I1 | ||
| HM02 | Stator in HarzResin stator | I3 · I4 | ||
| HM03 | Radialfluss-MaschineRadial-flux machine | I1 · I4 | ||
| HM04 | BlattsatzBlade set | I2 | ||
| HM05 | Rahmen, Gierlager, WindfahneFrame, yaw bearing, tail vane | I1 · I3 · I5 | ||
| HM06 | GleichrichterboxRectifier box | I4 | ||
| HM07 | Laderegler mit Dump-LoadCharge controller with dump load | I4 | ||
| HM08 | MessboxMeasurement box | I6 | ||
| HM09 | Wasser-AdapterWater adapter | I1 | ||
| HM10 | Flussrotor, Darrieus-Klemme, Wasserrad-Zelle, SchwimmerschelleRiver rotor, Darrieus clamp, water-wheel cell, float clamp | I1 | ||
| HM11 | Solarbaum: Knotenlehre, Modellstamm, BlatthalterSolar tree: node jig, model trunk, leaf holder | – | ||
| HM12 | Vertikalrotor: Savonius-Schale, Darrieus-Segment, NabeVertical rotor: Savonius bucket, Darrieus segment, hub | I1 | ||
| HM13 | Kinder-Energiekoffer: Kurbelgenerator, Zahnräder, EinsatzKids energy case: crank generator, gears, insert | – |
Zu jedem Thema gibt es Bausätze aus parametrischen Druckteilen und Zukaufteilen, vom Kinder-Energiekoffer bis zum Generator. Die Druck- und Laserteile fertigt Schicht-Werk, die Bausätze kommen über doyourself. DRUCKWERK plant Druckzeit, Material, Druckerbelegung und Kosten je Bausatz; SCHUTZWERK prüft die Sicherheit je Altersstufe.
Every topic has kits made of parametric printed parts and bought parts, from the kids energy case to the generator. Schicht-Werk produces the printed and laser parts, the kits come via doyourself. DRUCKWERK plans print time, material, printer scheduling and cost per kit; SCHUTZWERK checks safety per age group.
| ID | BausatzKit | StufeLevel | AnleitungGuide |
|---|---|---|---|
| K01/K02 | Generator 2,4 m (Druckteilsatz / Bausatz)Generator 2.4 m (printed set / kit) | B · H | A001 |
| K03 | Blattsatz, 3 Blätter à 3 SegmenteBlade set, 3 blades of 3 segments | B | A002 |
| K04 | Lehrmotor 12N14PTeaching motor 12N14P | S2 · B | A006 |
| K05 | Lernkoffer InduktionInduction teaching case | S1 · S2 | B011 |
| K06–K08 | Elektrik-Insel, Mast/Windfahne, Pelton-LehrmodellElectrics, tower/tail, Pelton teaching model | S2 · B · H | A003–A005 |
| K09 | Flusskraft-Lehrkit (Strom-Boje)River power teaching kit (current buoy) | S2 · B · H | A009 |
| K10 | Solarbaum-ModellSolar tree model | K · S1 · S2 | A010 |
| K11 | Savonius-SchulkitSavonius school kit | S1 · S2 | A011 · A013 |
| K12 | Kinder-EnergiekofferKids energy case | K · S1 | A013 |
Schritt für Schritt vom Rechner zur fertigen Maschine, mit Stückliste, Sicherheitsstopps und Prüfpunkten.
Step by step from calculator to finished machine, with parts list, safety stops and check points.
| ID | Anleitung | Guide | Stufe | Level | Dauer | Duration |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AUT-A000 | Bauanleitungen — Übersicht | |||||
| AUT-A001 | Axialfluss-Generator 2,4 m | B4 (Lernleiter AUT-B001; mit Kursbegleitung ab B3) | ca. 6–9 Arbeitstage + ca. 55 h Druckzeit + Aushärtezeiten des Harzes | |||
| AUT-A002 | Rotorblätter 2,4 m (geschnitzt oder gedruckt) | B3 (Lernleiter AUT-B001, Modul L03) | Variante A Holz ca. 3–5 Arbeitstage; Variante B Druck ca. 2 Arbeitstage + ca. 190 h Druckzeit | |||
| AUT-A003 | Kippmast, Gierlager und Windfahne | B4 (Lernleiter AUT-B001; Aufstellen nur im Team mit erfahrener Leitung) | ca. 4–6 Arbeitstage (Stahlteile, Anker, Probeaufstellung) + ca. 16 h Druckzeit + Laserzeit Fahne | |||
| AUT-A004 | Gleichstromseite der Inselanlage — Gleichrichter, Laderegler mit Dump-Load, Messbox | B4 (Lernleiter AUT-B001, Modul L10) | ca. 3–5 Arbeitstage + ca. 23 h Druckzeit | |||
| AUT-A005 | Pelton-Lehrmodell mit Messung | B2 (Lernleiter AUT-B001, Modul L06; Auswertung ab B3) | ca. 2–3 Arbeitstage + ca. 11 h Druckzeit; Messung ½ Tag | |||
| AUT-A006 | Radnabenmotor (Hoverboard) als Generator | B3 (Lernleiter AUT-B001, Modul L05) | Motor prüfen und auswerten ca. 1 Arbeitstag; Wasserrad mit Antrieb ca. 3–4 Arbeitstage + ca. 19 h Druckzeit | |||
| AUT-A007 | Selbstbau-Flachkollektor für Wasser oder Luft | B2 (Lernleiter AUT-B001, Modul L07; Kennlinienauswertung ab B3) | ca. 2–3 Arbeitstage Bau + 1 sonniger Messtag | |||
| AUT-A008 | Biogas-Lehrversuch im Glas oder Kanister (1–20 l) | B2 (Lernleiter AUT-B001, Modul L08; Auswertung mit Nullprobe ab B3) | Aufbau ca. ½ Tag; Versuchsdauer 30–40 Tage mit täglicher Ablesung (5–10 min) | |||
| AUT-A009 | Flusskraft ohne Aufstau — Strom-Boje und Wasserrad mit HDPE-Zellen | B3 (Lernleiter AUT-B001, Modul L06; Verankerung, Hochwasserplan und Wasserrad ab B4, nur im Team) | Standortmessung 1–2 Tage; Strom-Boje ca. 4–6 Arbeitstage + ca. 65 h Druckzeit; Wasserrad ca. 8–12 Arbeitstage + ca. 100 h Druckzeit | |||
| AUT-A010 | Solarbaum — Tischmodell 3 W und Garten-Solarbaum 1 kWp | (a) B1–B2 (Lernleiter AUT-B001, Module L01/L10; Kinderstufen K/S1 nach AUT-A013); (b) B4 (Stahlbau, Fundament, Elektrik; nur im Team) | (a) ½–1 Tag + ca. 15–20 h Druckzeit; (b) ca. 5–8 Arbeitstage + Aushärtezeit Fundament (≥ 7 Tage) + ca. 6 h Druckzeit | |||
| AUT-A011 | Vertikalrotoren — Savonius-Schulmodell und H-Darrieus-Hybrid für das Dach | (a) B1–B2 (Lernleiter AUT-B001, Module L02/L03; Kinderstufen nach AUT-A013); (b) B4 (Dachmontage, Bremsen, Generator; nur im Team) | (a) 1–2 Tage + ca. 80 h Druckzeit; (b) ca. 8–12 Arbeitstage + ca. 315 h Druckzeit + Generator nach AUT-A001 (Druckzeiten nach dem Schätzverfahren AUT-HW000 §0 wie DRUCKWERK v0.2, Slicer maßgebend) | |||
| AUT-A012 | Speicher, Wärmepuffer und Sicherheit des Gesamtsystems | B4 (Lernleiter AUT-B001, Modul L10; Akkumontage, Druckkreis und Inbetriebnahme nur im Team) | ca. 4–6 Arbeitstage + 1 Messtag Aufheizen + 1 Messtag Entladen + ca. 10 h Druckzeit | |||
| AUT-A013 | Kinder- und Schulkits Energie — Stufen K, S1, S2 mit Experimentkarten | Aufbau der Kits B3–B7 (Lehrkräfte, Werkstatt); Durchführung K (6–10 Jahre), S1 (10–14), S2 (14–18); Lernleiter AUT-B001 Stufen B1–B2, Module L01, L02, L03, L06, L10 | Kitbau je Klassensatz ca. 13 Werktage Druck (4 Drucker) + 2–3 Tage Montage; Experimentkarte je 30–90 min |
Zehn Module mit Theorie in zwei Tiefen, Arbeitsblättern, Messaufgaben und Lösungen.
Ten modules with theory at two depths, worksheets, measurement tasks and solutions.
| ID | Modul | Module | Stufen | Levels | Dauer | Duration |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AUT-B010 | Modulkatalog Selbstbau-Energie | |||||
| AUT-B011 | Induktion zum Anfassen | B1–B2 | ||||
| AUT-B012 | Wind verstehen | B1–B3 | ||||
| AUT-B013 | Rotorblätter | B2–B4 | ||||
| AUT-B014 | Axialfluss-Generator | B3–B5 | ||||
| AUT-B015 | Motoren und Wicklungen | B3–B6 | ||||
| AUT-B016 | Wasser | B2–B5 | ||||
| AUT-B017 | Wärme | B2–B5 | ||||
| AUT-B018 | Bio — Biogas und Holz | B2–B5 | ||||
| AUT-B019 | Standort und Statistik | B4–B6 | ||||
| AUT-B020 | System und Autarkie | B4–B7 | ||||
| AUT-B021 | Flusskraft ohne Aufstau | K–F | ||||
| AUT-B022 | Solarbaum und Geometrie | K–F | ||||
| AUT-B023 | Vertikalrotoren und Dachturbinen | K–F | ||||
| AUT-B024 | Werkstoffe und Magnete | K–F | ||||
| AUT-B025 | Sicherheitstechnik für Selbstbau-Energie | K–F | ||||
| AUT-B026 | Wetter, Standort und Daten | K–F | ||||
| AUT-B027 | Fertigung mit 3D-Druck — vom Entwurf zum Bausatz | K–F | ||||
| AUT-B001 | Lernleiter Selbstbau-Energie |
Rechnen, drucken, wickeln, messen: Die Rechner erzeugen die Druckteile, Schicht-Werk fertigt sie, die Messung fließt in den Rechner zurück.
Calculate, print, wind, measure: the calculators generate the printed parts, Schicht-Werk makes them, measurements flow back into the calculator.
WICKELWERK · NUTENSTERN
SCAD, SVG, Stückliste
SCAD, SVG, parts list
Wickler, Statorform, Spulenkörper, Blätter
Formers, stator mould, bobbins, blades
Spulen, Harz-Stator, Magnetrotor
Coils, resin stator, magnet rotor
Leerlauf, Last, Widerstand
Open circuit, load, resistance
Bauplan, Druckteilsatz, Bausatz
Plan, parts set, kit
| Stufe | Zielgruppe | Audience | Beispiel | Example |
|---|---|---|---|---|
| B1 | Volksschule, UnterstufePrimary, lower secondary | Magnet und Spule, BecherwindradMagnet and coil, cup anemometer | ||
| B2 | Oberstufe, LehrbeginnUpper secondary, apprentices | Fahrradgenerator messen, Turbine druckenMeasure a bicycle generator, print a turbine | ||
| B3 | Lehre, Werkmeister, HTLVocational and technical school | Generator 1,2 m bauen und vermessenBuild and test a 1.2 m generator | ||
| B4 | StudiumUniversity | Wicklungstheorie, ValidierungWinding theory, validation | ||
| B5 | IngenieurpraxisEngineering practice | Systemauslegung, Standort mit P90System design, site with P90 | ||
| B6 | ForschungResearch | Messreihen, offene DatensätzeTest series, open data sets | ||
| B7 | Erwachsene, GewerbeAdults, trade | Werkstatt-Wochenenden, WeiterbildungWorkshop weekends, further training |
Fünf Referenzsysteme vom Gartenhaus bis zur Werkstatt mit 3D-Druckern, jeweils als Projektdatei für PROJEKTWERK; dazu die Generator- und Motorbaureihen für die Serienfertigung im 3D-Druck.
Five reference systems from garden shed to 3D-printing workshop, each as a PROJEKTWERK project file; plus the generator and motor series for 3D-printed series production.
| ID | Dokument | Document | Fassung | Version | – |
|---|---|---|---|---|---|
| AUT-SK00 | Referenz-Systemkonzepte | ||||
| AUT-GW000 | Baureihen GENERATORENWERK und MOTORENWERK — Übersicht | ||||
| AUT-GW001 | GENERATORENWERK — Generator-Baureihe für die 3D-Druck-Serienfertigung | ||||
| AUT-GW002 | SCAD-Parametersätze der Baureihen GENERATORENWERK und MOTORENWERK | ||||
| AUT-MW001 | MOTORENWERK — Radialfluss-Motor-Baureihe für die 3D-Druck-Serienfertigung |
Preprint-Entwurf mit allen Modellgleichungen, Verifikation der Werkzeuge und Plan der Validierung am realen Generator.
Preprint draft with all model equations, tool verification and the validation plan on a real generator.
| ID | Dokument | Document | Fassung | Version | – | – |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AUT-F001 | Selbst gebaute Energie — Theorie, offene Rechenwerkzeuge und additive Fertigung dezentraler Eigenversorgung | v0.3 Entwurf (Preprint-Volltext; Vorgänger v0.2 Gerüst vom 2026-09-28 und v0.1 vom 2026-09-24 unverändert erhalten) | ||||
| AUT-F001 | Self-Built Energy — Theory, Open Calculation Tools and Additive Manufacturing for Decentralised Self-Supply | v0.3 draft (full preprint text; predecessors v0.2 outline of 2026-09-28 and v0.1 of 2026-09-24 kept unchanged) | ||||
| AUT-F001 | Literaturverzeichnis mit Prüfnachweis | v0.3 Entwurf |
Die Auslegung folgt dem Prinzip der Piggott-Bauweise: Die Windungszahl wird so gewählt, dass die Gleichspannung bei Einschaltwind die Batteriespannung erreicht.
The design follows the principle of Piggott-style builds: the number of turns is chosen so the DC voltage reaches battery voltage at cut-in wind.