Entwurf und Bau eines maßgeschneiderten Aluminium-Truck-Campers mit Onshape

Mein Partner Losaunne und ich bauen gerne Dinge zusammen. Wir haben Gartenpflanzgefäße, Pergolen, Möbel und maßgefertigte Kochutensilien aus Stahl gebaut.

Wir lieben Zelten, mit dem Rucksack zu reisen und mit dem Mountainbike neue, abgelegene Orte zu erkunden.

Auf einer ausgedehnten Überlandreise, als wir auf dem Heck eines Toyota Tacoma von 2004 campten, begannen wir darüber zu sprechen, was als nächstes im Leben passieren würde. Wir mochten die Freiheit zu reisen und träumten davon, ein maßgeschneidertes Rig zu bauen, von dem wir dauerhafter leben könnten.

Im Herbst 2020 fuhren wir von Salt Lake City nach Rock Springs, Wyoming, um einen Toyota Tundra von 2002 zu kaufen. Wir hatten vor, ein maßgefertigtes Truck-Camper auf der Rückseite zu bauen, in dem wir leben könnten, während wir in einer Art Mini-Ruhestand abgelegene Gebiete erkundeten.

At that point, there was no CAD model, just hand drawings of interior layouts, and a specification spreadsheet for water, electrical, and various system components.

Wir hatten eine Menge Arbeit vor uns.

Entwurf eines Designs für ein maßgeschneidertes Truck-Camper

Zu dieser Zeit beendete ich mein fünftes Jahr als Maschinenbauingenieur bei Biomerieux und entwickelte dort Verbrauchsmaterialien und Instrumente für die PCR-gestützte medizinische Diagnostik. Davor erhielt ich einen Bachelor of Science in Biomedizintechnik von der University of Utah — aber der Maschinenbau- und CAD-Bug bekam ich durch mein Engagement in einem Robotikclub, der an einem jährlichen Robo-Ops-Projekt der NASA teilnahm.

I have been using CAD tools for nearly 10 years, losing my time (and sometimes my mind) more than a few times. I started the initial truck camper design using SOLIDWORKS because it’s what I used at work, but as many engineers and designers know, this can often feel like a black box when communicating the design. Since Losaunne was not a traditional CAD user, it became apparent we needed to both be able to look at the camper designs, so I transitioned the project into Auf Vordermann.

After I shared the Document with Losaunne she was able to contribute immediately in a collaborative way. Not burdened with the overhead of traditional CAD was refreshing and allowed us to focus on the design, not the software. We soon had the main ideas of the project outlined in Onshape.

Der Einstieg in die Arbeit an einem maßgeschneiderten Truck-Camper

Die Seitenansicht/der Schnitt oben, mit Stauraum unter dem Bett, dem Skibox, den Fahrrädern usw. Unten: Draufsicht auf den Grundriss mit Anmerkungen.

Als wir den Innenraum entwarfen und verschiedene Komponenten im/außerhalb/um das Gehäuse herum anordneten, verwendeten wir eine kurze Liste mit den wichtigsten Merkmalen, die wir im endgültigen Wohnmobil haben wollten:

• Innenstauraum für zwei Mountainbikes,
• eine in das Gehäuse integrierte abschließbare Skibox,
• Beibehaltung der werkssetigen Ausstiegswinkel des Fahrzeugs,
• ein französisches Bett mit genügend Platz über dem Kopf zum Sitzen,
• Stauraum unter dem Bett,
• Kabinenzugang/Durchgang,
• einen großen 12V-Kühlschrank,
• anpassungsfähig an kaltes und warmes Wetter,
• 25-Gallonen-Frischwassertank,
• 2.000-Watt-Benzinheizung und
• ein komplettes Solar-/Elektrizitätssystem.

Als wir anfingen, das Design einzugrenzen, wurde mir immer klarer, dass der ursprüngliche Plan, Rohmaterialien zu bestellen und das Gehäuse mit Werkzeugen aus der Werkstatt und einem Schweißer zu fertigen, verrückt war.

Ich begann mit dem Bau der maßgefertigten Pritsche des Truck-Campers nach dieser Methode – es funktionierte zwar, war aber knifflig und zeitaufwendig.

Ich hatte zuvor bei der Arbeit viele lasergeschnittene Aluminiumteile verwendet, und aus einem Witz meines alten Chefs und Mentors, alles laserschneiden zu lassen, wurde schnell zu einer ernsthaften Diskussion. Ich habe ihn und einige alte Freunde aus dem Robotikclub um Rat und Hilfe bei verschiedenen Herausforderungen während des Projekts gebeten.

Praktische Werkzeuge für die Blechbearbeitung

Oben links. Losaunne arbeitet an einer Aluminiumplatte, die in der Einfahrt mit einer Kreissäge zugeschnitten wurde, aufmerksam beobachtet von unserem Hund Argo. Oben rechts: Die Pritsche auf dem Truck. Unten: Schweißarbeiten auf der Pritsche

Die lasergeschnittene Option für den kundenspezifischen Truck-Camper wurde attraktiver, als wir anfingen, die Herstellungskosten zu vergleichen. Materialnutzung, präzise Schnitte, Toleranzen — alles summiert sich, wenn ein Mensch misst und schneidet. Schon der Gedanke, wie der Aluminiumschrott nach dem Schneiden recycelt werden kann, war entmutigend. Wir haben uns für ein lasergeschnittenes Design entschieden.

Das war ein wichtiger Entscheidungspunkt. Bei diesem Projekt habe ich viel mein eigenes Hundefutter gegessen — als Designer, Hersteller und Kunde. Es war eine gute Entscheidung, mehr Wert auf Design und Technik als auf kundenspezifische Fertigung zu legen. Ich habe vor der Bestellung viel Zeit damit verbracht, das Aluminiumblechdesign zu überprüfen, da wir nach der sehr teuren Bestellung nicht in der Lage waren, Änderungen vorzunehmen!

Breaking down the model of the shell design into manufacturable panels wasn’t easy, but the Blechbauteile in Onshape tools helped out. Using a 5x10-foot aluminum sheet as a guide for max part size, I started splitting up our outer surface/shell design. I had to think about how this was going to be assembled (on the truck and in the driveway) and wanted all of the pieces to be related to one another so there wasn’t any critical placement needed by those poor fabricators (us). Ultimately I decided on a design with bent interior flanges between the panels, which we would rivet together before welding the outside to achieve the one-piece look.

Verwendung der Flyout-Ansicht für flache Muster in Blechen in Onshape

Ich habe das Modell grob in Drittel aufgeteilt: vorne, Mitte und hinten sowie oben, Mitte und unten. Dann habe ich angefangen, ein Blechmodell von ausgewählten Oberflächen zu verdicken. Der schwierige Teil bestand darin, sie alle miteinander in Beziehung zu setzen und mit Nietmustern und Flanschen zu verbinden.

Aufteilung des Baus des Truck-Campers in Paneele und Verbindung  der Paneele untereinander  mit Formflanschen.

In diesem Prozess fiel es mir schwer, bestimmte Formflansche und Nietmuster herzustellen, da die gewünschte Funktionalität fehlte.

Luckily someone before me had written a Custom Feature shaped flange that filled the gap. I was already an Onshape convert, but it was that moment when it really clicked. The Onshape community had developed a specialized feature that allowed me to do something not possible natively, and it blew my mind.

Oben: Zerlegung des Modells in Teile. Unten: Hervorhebung des Merkmals „Formflansch“.

We used Oshcut, a metal fabrication shop in Orem, Utah, for laser cutting and bending. This was really important because they have an online tool, shown in the video above, that visualizes the bends in the panel for the designer, highlighting any conflicts with the press brake. Because many of our panels were not immediately manufacturable, I was able to use that real-time feedback to make changes in Onshape and find a solution for all of the panels relatively quickly. We had our parts made out of an 1/16-inch 5052 aluminum sheet and by the time it was getting cut, our order had over 3,000 rivet holes among 36 unique parts.

Das Entwerfen von Dingen mit vielen Zusammenhängen kann mühsam sein. Aber wie das Oshcut-Angebotstool ist auch die duale Sichtweise von Onshape für die Blechkonstruktion wegweisend. Nach der Erstellung eines Blechmodells kann das Flachmuster betrachtet und gleichzeitig das Volumenmodell bearbeitet werden. So erhalten Sie Feedback zur Blechkonstruktion in Echtzeit.

After creating flanges that connected one panel to another, I would check for manufacturability with flat pattern view and Oshcut – and then repeat the process. Most panels have four connections to others, with a matching rivet pattern.

Ansicht der Frontplatte als Blechmodell, und Flyout der flachen Musteransicht.

Nachdem ich alle Probleme mit dem Design gelöst hatte, gab ich die Bestellung auf und mietete einen U-Haul-Anhänger, um die Paneele abzuholen.

Zu Hause sahen die Teile toll aus, aber ich war nervös zu testen, wie gut mein Design in echte Teile umgesetzt wurde. Es war eine große Erleichterung, als ich eine 3/16-Zoll-Niet in die erste der 3.000 (!!) Löcher und sah, dass der Abstand genau richtig war.

Jonathan verwendete eine pneumatische Nietpistole und eine Ruckelstange, um eine solide Niete in das Dach zu setzen.

Wir haben die Paneele weiter überprüft, indem wir sie vor Ort grob zusammengebaut haben. Dabei haben wir die Lochmuster mit Cleco-Klemmen ausgerichtet, um die Paneele zusammenzufügen.

Links: Aufladen der Paneele. Rechts: Probemontage der Paneele in der Auffahrt.

Das Design Wirklichkeit werden lassen

Die Montage des maßgefertigten Truck-Campers kostete viel Zeit und Mühe. Ich stützte mich stark auf die Baumaterialien für Aluminiumflugzeuge und verwendete eine pneumatische Nietpistole, Cleco-Klemmen und Ruckstangen, um solide Nieten einzuschlagen. Wir lernten Techniken kennen, wie man feste Nieten an engen Stellen anbringt und wie man kommuniziert, wenn das Material zwischen uns ist. Nachdem die Schale vollständig zusammengenietet war, ging ich zurück und verschweißte alle Nähte für eine wasserdichte Oberfläche und verstärkte die Schale mit Kastenrohr und Winkeleisen.

Ein genauerer Blick auf die Verbindung der Teile.

Ansicht der massiven Nieten, mit denen die Paneele auf der Beifahrerseite miteinander verbunden werden.

Links: Nahtschweißen mit Losaunne und Freunden, die die Arbeiten überwachen. Rechts: Losaunne, während wir mit der Innenisolierung beginnen.

Da wir uns darauf freuten, Abenteuer zu erleben und auf die Straße zu gehen, haben wir das Modell nicht vollständig poliert, um alles laserschneiden zu lassen (obwohl das im Nachhinein vielleicht schneller war). Es gab immer noch Probleme, die ich lösen musste. Das schwierigste war die Eingangstür, bei der es darum ging, die richtige Dichtung zu finden, die Scharnierpunkte, Gasdruckfedern, Verriegelung und Sicherheit herauszufinden und vor allem die Festigkeit der unteren Hälfte zu kontrollieren, die als Treppe diente. Es ist eine gewisse Befriedigung, wenn man sein eigenes Design baut, aber auch eine Menge Kreuze!

Ich habe auch noch einige andere kleinere Projekte umgesetzt, darunter die Treppe, den Stauraum unter dem Bett, die Tür zum Skikasten, die Schränke und andere auf Gehäusen basierende Elemente.

For these projects, I turned more and more to the iOS version of Onshape on my phone to check dimensions, measure things, and make modifications so my fabrications stayed in sync with the CAD model.

Links: Obere Hälfte der Tür auf dem Schweißtisch. Rechts: Jonathan steht auf der unteren Hälfte der Treppe.

Innenansicht der fertigen Wände

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Gelernte Erkenntnisse und Reflexion

Wir brauchten ungefähr vier Monate Designzeit und dann ungefähr vier Monate Bauzeit, bis der maßgeschneiderte Camper Truck fahrbar war. Damals war es eine verherrlichte Kiste mit Fenstern — wurde aber schnell zu einem zweiten Zuhause.

Während wir den Bauprozess durchliefen, begannen wir, es auf Reisen an verschiedenen Meilensteinen zu testen. Bisher haben wir einige wichtige Lektionen über unser Design gelernt:

• Der Eingang zum Camper sollte nicht auf der Fahrerseite angebracht werden.
• Anstelle einer Waschbeckenschublade ist ein im Boden eingelassenes Waschbecken, das gleichzeitig als Eingangsmatte dient, funktioneller und praktischer.
• Lasergeschnittene und genietete Säulen sind besser geeignet als geschweißte Kastenrohre.
• Flansche, die sich auf den ebenen Flächen der Paneele treffen, lassen sich leichter zusammennieten.
• Ein Zugang zu den Systemen muss eingeplant werden; bei unserem Entwurf sind Heizung und Wasser verdeckt.
• Die thermische Trennung zwischen dem Kastenrohr und dem Inneren hätte besser sein können, als wir geplant hatten.
  
  

Als wir mehr Meilen auf das Rig legten, mussten wir das Gleichgewicht zwischen Upgrade und Nutzung für unterhaltsame Fahrten abwägen. Bisher haben wir 27.000 Meilen mit dem Wohnmobil zurückgelegt und es in 16 westliche Bundesstaaten bis zur oberen Halbinsel von Michigan sowie in die kanadischen Provinzen Alberta und British Columbia gebracht.

San Luis Obispo, Kalifornien, USA

Schweitzer Ski Resort, Idaho, USA

Lake Superior, Michigan, USA

Die Tetons im Hintergrund des Campers

Shiprock, New Mexico, USA

Irgendwo in Wyoming, USA

Squamish, Britisch-Kolumbien, Kanada

Stanley, Idaho, USA

Eine vereiste Straße im Bundesstaat Washington, USA

Wir erleben weiter Abenteuer, gleichzeitig modifizieren und bauen (er ist nie fertig!) wir weiter – uns ist ein Punkt sehr klar geworden: Seinen eigenen Truck-Camper zu bauen, ist unglaublich befriedigend, aber die Werkzeuge, die man benutzt, sind mindestens genauso wichtig!

Ich habe Onshape für das gesamte Projekt verwendet und empfehle es sowohl für den professionellen als auch für den privaten Gebrauch – ob Sie mit CAD vertraut sind oder nicht – CAD in vollem Umfang und nur eine Anmeldung entfernt zu haben, ist die Zukunft. Kommen Sie mit!

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