CNC-Fräse.mw

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   3 {{Projekt|verantwortlich= |status=aktiv|beschreibung=CNC-Fräse im Space|bild=CNC_mill_meeting.jpg|bildbeschreibung=|interessenten={{Benutzer|adnc}}, {{Benutzer|comawill}}, {{Benutzer|larsan}}|source=|lizenz=|download=|version=}}
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   5 Uns wurde am 28.03.2014 eine CNC-Maschine überlassen. Nachdem wir sie unter Verwendung des mitgelieferten Industrierechners ansteuern konnten, stellten wir fest, dass diese Methode nicht viel Zukunft haben würde. Kein USB, beschränkte Geschwindigkeit, laut, Win98 will man nicht im Netzwerk haben, etc.
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   7 Da die Fräse alle ihre Anschlüsse über D-Sub-Buchsen herausführt, wollen wir einen anderen Controller verwenden, der die Motoren direkt ansteuert. Am 24.05.2014 haben wir mit einem [http://smoothieware.org/smoothieboard Smoothieboard] erfolgreich die ersten Schritte in diese Richtung gemacht.
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   9 Stand 27.06.2014: Wir haben uns ein eigenes Smoothieboard 5X zugelegt, das wird derzeit in Betrieb genommen.
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  11 == Überblick ==
  12 === Fräse ===
  13 Es handelt sich um eine etwa 15 jahre alte Isel Automation Flachbett Tischfräse CNC Multi K.
  14 Kaum gebraucht und vermutlich seit ~9 Jahren nicht mehr in Betrieb gewesen.
  15 * Arbeitsbereich: x*y*z mm
  16 * Kugelgewindetriebe
  17 * Zwei Endschalter pro Achse
  18 * Derzeit zwei Frässpindeln verfügbar
  19 ** [[CNC-Fräse#HF-Spindel|Hochfrequenzspindel]]
  20 ** [[CNC-Fräse#Proxxon|Proxxon]]
  21 * NEMA23 Schrittmotoren der Firma Nanotec [http://de.nanotec.com/fileadmin/files/Datenblaetter/Schrittmotoren/ST5918/ST5918M3008-A.pdf 4T5618M3300]
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  23 ==== Motoranschlüsse an der Fräse ====
  24 Die Fräse führt an der Hinterseite 3 D-Sub DE-9 Buchsen heraus, die je für die Ansteuerung der X-, Y- und Z-Achse zwei Polepaaranschlüsse bereitstellt.
  25 Pinbelegung D-Sub DE-9 Buchsen
  26
  27  1. Pol A
  28  2. Pol /A
  29  3. Pol B
  30  4. Pol /B
  31  5.
  32  6.
  33  7.
  34  8.
  35  9.
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  38 In der Fräse selbst steckt keine Logik, die Achsen werden über drei D-Sub-Buchsen aus der Fräse herausgeführt.
  39 [[Datei:CNC-Pinbelegungen auf dem 25Pin-Kabel.pdf|thumb|Die etwas komische Belegung der CNC-Fräse]]
  40 ==== Endschalter ====
  41 * X-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
  42 * Y-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
  43 * Z-Achse: Endschalter für min. und max. sind vorhanden
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  45 Die Entschalter mit NC (Normally Connected) an den jeweiligen D-Sub DE-9 Buchsen mit den Pins 5 (Common), 7 und 9 angeschlossen.
  46 Auf dem 25-Pol Kabel ist allerdings Pin 9 Common. Das sollte sich durch umlöten der Stecker an der CNC-Fräse aber ändern lassen.
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  48 === Werkzeuge ===
  49 ==== Proxxon ====
  50 * 230V, 100W
  51 * 20k 1/min direkt am Gerät stufenlos verstellbar
  52 * Wird direkt an den Rechner angeschlossen
  53 * Mit Aufnahmen für verschiedene Einsatz-Durchmesser bis 3.2 mm
  54 * Hat derzeit einen Lagerschaden, reparabel.
  55
  56 ==== HF-Spindel ====
  57 * Wird von einem externen Netzteil mit Strom versorgt, das wiederum über "Fußpedal"-Anschluss mit Rechner ("HF-Spindel") verbunden wird. (Kann kurzgeschlossen werden, die Spindel ohne den Rechner zu betreiben.
  58 * 50k 1/min
  59
  60 <pre>
  61  +------------------+
  62  |                  |
  63  | S M O O T H I E  |
  64  |    B O A R D     |
  65  |                  |
  66  +--------+--+------+
  67           |  |
  68           |  |
  69       +---+--+---+
  70       |  REGLER  |
  71       +----+-+-+-+
  72            | | |       ,-----.
  73            | | .......'       `.
  74            | ........  Spindel  )
  75            ..........:.       ,'
  76                        `-----'
  77 </pre>
  78
  79 ==== Werkzeug-Einsätze ====
  80 * Siehe Bilder
  81
  82
  83 === Misc ===
  84 * Produktnr. 148508
  85 * Ident 9911 00042
  86
  87 * [https://www.dropbox.com/sc/48b807yucui78j6/YiSdTUa890 Unsortierte Bilder]
  88
  89 == Erste Experimente ==
  90 [[Datei:CNC-Experimente.JPG|thumb|Erste CNC Experimente]]
  91 * Anschluss an ein [http://smoothieware.org/ SmoothieBoard]
  92 * Config angepasst (Siehe Upload von larsan)
  93 * Mit Eagle und [http://www.pcbgcode.org/ pcb-gcode] gcode erzeugt, auf SmoothieBoard übertragen und ausgeführt
  94 * Noch einige Probleme mit der Einstellung der Höhe(Z-Achse), da der Kleber unter der Platine etwas uneben war
  95
  96 === Smoothieboard config ===
  97 [[Datei:Smoothieboard 5x new.jpg|thumb|Smoothieboard 5X frisch aus der Verpackung, ohne aufgelötete Kontakte.]]
  98 Eine erste config fürs Smoothieboard, liegt als ''config'' im Rootverzeichnis der µSD-Karte:
  99
 100 <pre style="height:200px;overflow-y:scroll;">
 101 # NOTE Lines must not exceed 132 characters
 102 # Robot module configurations : general handling of movement G-codes and slicing into moves
 103 default_feed_rate                            100             # Default rate ( mm/minute ) for G1/G2/G3 moves
 104 default_seek_rate                            100             # Default rate ( mm/minute ) for G0 moves
 105 mm_per_arc_segment                           0.5              # Arcs are cut into segments ( lines ), this is the length for
 106                                                               # these segments.  Smaller values mean more resolution,
 107                                                               # higher values mean faster computation
 108 mm_per_line_segment                          5                # Lines can be cut into segments ( not usefull with cartesian
 109                                                               # coordinates robots ).
 110
 111 # Arm solution configuration : Cartesian robot. Translates mm positions into stepper positions
 112 alpha_steps_per_mm                           800             # Steps per mm for alpha stepper
 113 beta_steps_per_mm                            800             # Steps per mm for beta stepper
 114 gamma_steps_per_mm                           800             # Steps per mm for gamma stepper
 115
 116 # Planner module configuration : Look-ahead and acceleration configuration
 117 planner_queue_size                           32               # DO NOT CHANGE THIS UNLESS YOU KNOW EXACTLY WHAT YOU ARE DOING
 118 acceleration                                 3000             # Acceleration in mm/second/second.
 119 acceleration_ticks_per_second                1000             # Number of times per second the speed is updated
 120 junction_deviation                           0.05             # Similar to the old "max_jerk", in millimeters,
 121                                                               # see https://github.com/grbl/grbl/blob/master/planner.c#L409
 122                                                               # and https://github.com/grbl/grbl/wiki/Configuring-Grbl-v0.8
 123                                                               # Lower values mean being more careful, higher values means being
 124                                                               # faster and have more jerk
 125 #minimum_planner_speed                       0.0              # sets the minimum planner speed in mm/sec
 126
 127 # Stepper module configuration
 128 microseconds_per_step_pulse                  1                # Duration of step pulses to stepper drivers, in microseconds
 129 minimum_steps_per_minute                     1200             # Never step slower than this
 130 base_stepping_frequency                      100000           # Base frequency for stepping, higher gives smoother movement
 131
 132 # Cartesian axis speed limits
 133 x_axis_max_speed                             30000            # mm/min
 134 y_axis_max_speed                             30000            # mm/min
 135 z_axis_max_speed                             300              # mm/min
 136
 137 # Stepper module pins ( ports, and pin numbers, appending "!" to the number will invert a pin )
 138 alpha_step_pin                               2.0              # Pin for alpha stepper step signal
 139 alpha_dir_pin                                0.5              # Pin for alpha stepper direction
 140 alpha_en_pin                                 0.4              # Pin for alpha enable pin
 141 alpha_current                                1.0              # X stepper motor current
 142 alpha_max_rate                               30000.0          # mm/min
 143
 144 beta_step_pin                                2.1              # Pin for beta stepper step signal
 145 beta_dir_pin                                 0.11             # Pin for beta stepper direction
 146 beta_en_pin                                  0.10             # Pin for beta enable
 147 beta_current                                 1.0              # Y stepper motor current
 148 beta_max_rate                                30000.0          # mm/min
 149
 150 gamma_step_pin                               2.2              # Pin for gamma stepper step signal
 151 gamma_dir_pin                                0.20             # Pin for gamma stepper direction
 152 gamma_en_pin                                 0.19             # Pin for gamma enable
 153 gamma_current                                1.0              # Z stepper motor current
 154 gamma_max_rate                               300.0            # mm/min
 155
 156 # Serial communications configuration ( baud rate default to 9600 if undefined )
 157 uart0.baud_rate                              115200           # Baud rate for the default hardware serial port
 158 second_usb_serial_enable                     false            # This enables a second usb serial port (to have both pronterface
 159                                                               # and a terminal connected)
 160 #leds_disable                                true             # disable using leds after config loaded
 161
 162
 163 # Extruder module configuration
 164 extruder_module_enable                       true             # Whether to activate the extruder module at all. All configuration
 165                                                               # is ignored if false
 166 extruder_steps_per_mm                        140              # Steps per mm for extruder stepper
 167 extruder_default_feed_rate                   600              # Default rate ( mm/minute ) for moves where only the extruder moves
 168 extruder_acceleration                        500              # Acceleration for retracts, mm/sec^2
 169 extruder_max_speed                           1000             # mm/sec NOTE only used for retracts
 170
 171 extruder_step_pin                            2.3              # Pin for extruder step signal
 172 extruder_dir_pin                             0.22             # Pin for extruder dir signal
 173 extruder_en_pin                              0.21             # Pin for extruder enable signal
 174 delta_current                                1.5              # Extruder stepper motor current
 175
 176 # Laser module configuration
 177 laser_module_enable                          false            # Whether to activate the laser module at all. All configuration is
 178                                                               # ignored if false.
 179 #laser_module_pin                             2.5             # this pin will be PWMed to control the laser. Only P2.0 - P2.5
 180                                                               # can be used since laser requires hardware PWM
 181 #laser_module_max_power                       0.8             # this is the maximum duty cycle that will be applied to the laser
 182 #laser_module_tickle_power                    0.0             # this duty cycle will be used for travel moves to keep the laser
 183                                                               # active without actually burning
 184 #laser_module_pwm_period                      20              # this sets the pwm frequency as the period in microseconds
 185
 186 # Hotend temperature control configuration
 187 temperature_control.hotend.enable            true             # Whether to activate this ( "hotend" ) module at all.
 188                                                               # All configuration is ignored if false.
 189 temperature_control.hotend.thermistor_pin    0.23             # Pin for the thermistor to read
 190 temperature_control.hotend.heater_pin        2.7              # Pin that controls the heater
 191 temperature_control.hotend.thermistor        EPCOS100K        # see src/modules/tools/temperaturecontrol/TemperatureControl.cpp:64
 192                                                               # for a list of valid thermistor names
 193 temperature_control.hotend.set_m_code        104              #
 194 temperature_control.hotend.set_and_wait_m_code 109            #
 195 temperature_control.hotend.designator        T                #
 196
 197 #temperature_control.hotend.p_factor         13.7             # permanenetly set the PID values after an auto pid
 198 #temperature_control.hotend.i_factor         0.097            #
 199 #temperature_control.hotend.d_factor         24               #
 200
 201 #temperature_control.hotend.max_pwm          64               # max pwm, 64 is a good value if driving a 12v resistor with 24v.
 202
 203 temperature_control.bed.enable               true             #
 204 temperature_control.bed.thermistor_pin       0.24             #
 205 temperature_control.bed.heater_pin           2.5              #
 206 temperature_control.bed.thermistor           Honeywell100K    # see src/modules/tools/temperaturecontrol/TemperatureControl.cpp:64
 207                                                               # for a list of valid thermistor names
 208 temperature_control.bed.set_m_code           140              #
 209 temperature_control.bed.set_and_wait_m_code  190              #
 210 temperature_control.bed.designator           B                #
 211
 212 #temperature_control.bed.bang_bang            false           # set to true to use bang bang control rather than PID
 213 #temperature_control.bed.hysteresis           2.0             # set to the temperature in degrees C to use as hysteresis
 214                                                               # when using bang bang
 215
 216 # Switch module for fan control
 217 switch.fan.enable                            true             #
 218 switch.fan.input_on_command                  M106             #
 219 switch.fan.input_off_command                 M107             #
 220 switch.fan.output_pin                        2.6              #
 221 switch.fan.output_type                       pwm              # pwm output settable with S parameter in the input_on_comand
 222 #switch.fan.max_pwm                           255              # set max pwm for the pin default is 255
 223
 224 #switch.misc.enable                           true             #
 225 #switch.misc.input_on_command                 M42              #
 226 #switch.misc.input_off_command                M43              #
 227 #switch.misc.output_pin                       2.4              #
 228 #switch.misc.output_type                      digital          # just an on or off pin
 229
 230 # Switch module for spindle control
 231 #switch.spindle.enable                        false            #
 232
 233 # Endstops
 234 endstops_enable                              true             # the endstop module is enabled by default and can be disabled here
 235 #corexy_homing                               false            # set to true if homing on a hbit or corexy
 236 alpha_min_endstop                            1.24^            # add a ! to invert if endstop is NO connected to ground
 237 alpha_max_endstop                            1.25^            #
 238 alpha_homing_direction                       home_to_min      # or set to home_to_max and set alpha_max
 239 alpha_min                                    0                # this gets loaded after homing when home_to_min is set
 240 alpha_max                                    200              # this gets loaded after homing when home_to_max is set
 241 beta_min_endstop                             1.26^            #
 242 beta_max_endstop                             1.27^            #
 243 beta_homing_direction                        home_to_min      #
 244 beta_min                                     0                #
 245 beta_max                                     200              #
 246 gamma_min_endstop                            1.28^            #
 247 gamma_max_endstop                            1.29^            #
 248 gamma_homing_direction                       home_to_min      #
 249 gamma_min                                    0                #
 250 gamma_max                                    200              #
 251
 252 alpha_fast_homing_rate_mm_s                  50               # feedrates in mm/second
 253 beta_fast_homing_rate_mm_s                   50               # "
 254 gamma_fast_homing_rate_mm_s                  4                # "
 255 alpha_slow_homing_rate_mm_s                  25               # "
 256 beta_slow_homing_rate_mm_s                   25               # "
 257 gamma_slow_homing_rate_mm_s                  2                # "
 258
 259 alpha_homing_retract_mm                      5                # distance in mm
 260 beta_homing_retract_mm                       5                # "
 261 gamma_homing_retract_mm                      1                # "
 262
 263 #endstop_debounce_count                       100              # uncomment if you get noise on your endstops
 264
 265 # Pause button
 266 pause_button_enable                          true             #
 267
 268 # Panel
 269 panel.enable                                 false             # set to true to enable the panel code
 270 panel.lcd                                    smoothiepanel     # set type of panel
 271 panel.encoder_a_pin                          3.25!^            # encoder pin
 272 panel.encoder_b_pin                          3.26!^            # encoder pin
 273
 274 # Example for reprap discount GLCD
 275 # on glcd EXP1 is to left and EXP2 is to right, pin 1 is bottom left, pin 2 is top left etc.
 276 # +5v is EXP1 pin 10, Gnd is EXP1 pin 9
 277 #panel.lcd                                   reprap_discount_glcd     #
 278 #panel.spi_channel                           0                 # spi channel to use  ; GLCD EXP1 Pins 3,5 (MOSI, SCLK)
 279 #panel.spi_cs_pin                            0.16              # spi chip select     ; GLCD EXP1 Pin 4
 280 #panel.encoder_a_pin                         3.25!^            # encoder pin         ; GLCD EXP2 Pin 3
 281 #panel.encoder_b_pin                         3.26!^            # encoder pin         ; GLCD EXP2 Pin 5
 282 #panel.click_button_pin                      1.30!^            # click button        ; GLCD EXP1 Pin 2
 283 #panel.buzz_pin                              1.31              # pin for buzzer      ; GLCD EXP1 Pin 1
 284 #panel.button_pause_pin                      2.11^             # kill/pause          ; GLCD EXP2 Pin 8 either
 285 #panel.back_button_pin                       2.11!^            # back button         ; GLCD EXP2 Pin 8 or
 286
 287 # pins used with other panels
 288 #panel.up_button_pin                         0.1!              # up button if used
 289 #panel.down_button_pin                       0.0!              # down button if used
 290 #panel.click_button_pin                      0.18!             # click button if used
 291
 292 panel.menu_offset                            0                 # some panels will need 1 here
 293
 294 panel.alpha_jog_feedrate                     6000              # x jogging feedrate in mm/min
 295 panel.beta_jog_feedrate                      6000              # y jogging feedrate in mm/min
 296 panel.gamma_jog_feedrate                     200               # z jogging feedrate in mm/min
 297
 298 panel.hotend_temperature                     185               # temp to set hotend when preheat is selected
 299 panel.bed_temperature                        60                # temp to set bed when preheat is selected
 300
 301 # Example of a custom menu entry, which will show up in the Custom entry.
 302 # NOTE _ gets converted to space in the menu and commands, | is used to separate multiple commands
 303 custom_menu.power_on.enable                true              #
 304 custom_menu.power_on.name                  Power_on          #
 305 custom_menu.power_on.command               M80               #
 306
 307 custom_menu.power_off.enable               true              #
 308 custom_menu.power_off.name                 Power_off         #
 309 custom_menu.power_off.command              M81               #
 310
 311 # Only needed on a smoothieboard
 312 currentcontrol_module_enable                 true             #
 313
 314 return_error_on_unhandled_gcode              false            #
 315
 316 # network settings
 317 network.enable                               false            # enable the ethernet network services
 318 network.webserver.enable                     true             # enable the webserver
 319 network.telnet.enable                        true             # enable the telnet server
 320 network.ip_address                           auto             # use dhcp to get ip address
 321 # uncomment the 3 below to manually setup ip address
 322 #network.ip_address                           192.168.3.222    # the IP address
 323 #network.ip_mask                              255.255.255.0    # the ip mask
 324 #network.ip_gateway                           192.168.3.1      # the gateway address
 325 #network.mac_override                         xx.xx.xx.xx.xx.xx  # override the mac address, only do this if you have a conflict
 326
 327 ### Beim Anfahren der Endschalter wird das Programm angehalten
 328 ### Bitte mit einer Version nach 24. Juli 2014 verwenden
 329 alpha_limit_enable                          true            # set to true to enable X min and max limit switches
 330 beta_limit_enable                           true            # set to true to enable Y min and max limit switches
 331 gamma_limit_enable                        true            # set to true to enable Z min and max limit switches
 332
 333 </pre>
 334
 335 == Workflow ==
 336 * Model (CAD)
 337 *: Erzeugen des Models mittels einer CAD-Software. (QCAD)
 338 * Fräsanweisungen (CAM)
 339 *: Erzeugen der Fräsanweisungen/Maschinenanweisungen mit einer CAM. (CamBam)
 340 * Übertragen auf CNC-Controller Smoothieboard
 341 *: Per Dateiupload (Datenträger von Smoothieboard, SD-Karte)
 342
 343 === Parameter für verschiedene Werkstoffe ===
 344 {| border="1" cellpadding="10" cellspacing="0"
 345 ! Material
 346 ! Verfahrgeschwindigkeit
 347 ! Eintauchtiefe
 348 ! Eintauchgeschwindigkeit
 349 ! Fräskopf
 350 |-
 351 ! Aluminium
 352 | 90 mm/Min.
 353 | 0.6mm
 354 | 100 mm/Min.
 355 | 2mm
 356 |-
 357 ! Holz
 358 | <x>mm/Min.
 359 | <y>mm
 360 | <z>mm/Min.
 361 | <d>mm
 362 |}
 363
 364 == Archiv ==
 365
 366 === Rechner ===
 367 * AT-Industrie-PC-Gehäuse
 368 * Full-size ISA Intel Rechner 233 MHz CPU
 369 ** PIA-652DV 2.4 [ftp://ftp.arbor.com.tw/pub/manual/Manuals/PIA%20Series/pia-652-20.pdf Manual]
 370 ** 48 MB RAM (werden nur erkannt, es stecken mehr drin, EDO, sowie SD-RAM)
 371 * [[CNC-Fräse#MPK3|MPK3-Karte]]
 372 * Netzwerk-Karte
 373 * Zu viele Lüfter
 374 * CD-Laufwerk
 375 * Disketten-Laufwerk
 376 * EIN/AUS-Schalter an der Front
 377 * POWER und NOT-AUS-Taster für die Spindel an der Front
 378
 379 * 15" TFT 1024*768
 380 * Cherry-Tastatur und Kugelmaus
 381
 382 ==== MPK3 ====
 383 * Full-size ISA-Karte mit zwei D-Sub-Ausgängen an der Slotblende, Die große Buchse -> Fräse, die Kleine -> ?
 384 * Versorgt die Motoren der Fräse (mit Ausnahme der Spindel) direkt mit Strom
 385 * Anschluss erfolgte mit einer Kabelpeitsche von einem 25-Pol D-Sub-Stecker auf drei 9-Pol D-Sub-Stecker (einer pro Achse)
 386
 387 === Software ===
 388 * Win 98 SE
 389
 390 ==== Trimeta EdiTasc ====
 391 * Steuert die Fräse, schaltet Spindel ein/aus etc.
 392 * Lädt .ncp ("Zwischenformat) und .plt (hpgl)
 393 * Zeigt Pfade und Position (Nullpunkt, Spindelposition)
 394 * Kann simulieren
 395 * Papierdoku vorhanden
 396
 397 ==== isy3 ====
 398 * neueste installierte Version der isy-Programme (es gibt noch isy, isy1 und isy2)
 399 * DOS-Software
 400
 401
 402 === ISA <-> LPT ===
 403 Schaltungsbasteleien - TU Chemnitz
 404
 405 http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/bastelecke/Rund%20um%20den%20PC/LPTISA/
 406
 407 http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/messtech/
 408
 409 === Kompatibilität der MPK3 mit [http://www.linuxcnc.org/ LinuxCNC] ===
 410 * [http://wiki.linuxcnc.org/cgi-bin/wiki.pl?EMC2_Supported_Hardware Supported Hardware]
 411 * Zwei irc chatlogs, sucht nach "bagi"
 412 ** http://psha.org.ru/irc/%23emc/2005-04-05.html
 413 *** <bagi> the current for each coil of the motor (2 coils - bipolar ) has to be set with one 8-Bit Port per coil.
 414 *** <cradek> that should be an easy modification to emcmot.c
 415 ** http://psha.org.ru/irc/%23emc/2005-04-12.html
 416 *** <bagi>  at the moment there is no driver for this card. it is an ISA PCB for 3  Steppers. for each motor 2 L292 and 2 8Bit for the current of the 2  coils.
 417
 418 == Weblinks ==
 419 * [http://smoothieware.org/ Smoothieboard Projektwebseite]
 420 * [http://www.lipoly.de/index.php?main_page=product_info&products_id=277037 Regler für HF-Spindel]
 421
 422 [[Kategorie:Infrastruktur]]
 423 [[Kategorie:Hardware]]