Infinity Gears: 41-stufiges Getriebe erreicht 346 Trillionen Jahre Rotationszeit

Komponenten und Zubehör

Benötigte Werkzeuge und Maschinen

• ProBUDDY Kit

Über das Projekt

Inspiriert von Arthur Gansons monumentaler „Machine with Concrete“ komprimiert das Infinity Gears-Projekt 12 Stufen von 1/50-Übersetzungsgetrieben in ein kompaktes, vollständig digitales Zählsystem. Das Original-Skulptur benötigte 200 U/min für eine einzige Drehung, was sich in astronomische 13,7 Milliarden Jahre für das letzte Getriebe übersetzte. Unser Design erreicht ein ähnliches Paradoxon im kleineren Maßstab: Ein 250 U/min DC-Getriebemotor treibt das erste Getriebe an, während die Rotationszeit des letzten Getriebes auf unvorstellbare 346 Trillionen Jahre (3,46 × 10²⁰ Jahre) anwächst.

Durch die Integration von Reed-Schaltern und LEDs an jeder Stufe wird die mechanische Bewegung in digitale Zählerwerte umgewandelt, die auf einem 2×16 LCD-Display, gesteuert von einem Arduino Uno, angezeigt werden. Dieses Setup demonstriert nicht nur mechanische Verstärkung, sondern dient auch als greifbares Lehrmittel für Robotik-Enthusiasten.

Alle Getriebe sind im 3D-Druck in leuchtenden Farben gefertigt; fünf schwarze Getriebe beherbergen kleine Magnete, die die Reed-Schalter auslösen. Das finale Getriebe ist ein nicht drehbares Quadrat-Design, das stationär bleibt, während die vorherigen Getriebe ihre Zählzyklen durchlaufen.

Getriebe-Zeitlinien

• 1. schwarzes Getriebe: 0,002 Minuten pro Umdrehung
• 2. schwarzes Getriebe: 135 Tage
• 3. schwarzes Getriebe: 3,6 Millionen Jahre
• 4. schwarzes Getriebe: 35 Billionen Jahre
• Finales Quadrat-Getriebe: 346 Trillionen Jahre (3,46 × 10²⁰ Jahre) – effektiv jenseits des Alters des Universums (ca. 13,8 Milliarden Jahre)

Code

Arduino Uno Code

#include <LiquidCrystal.h> // Bibliothek für LCD-Steuerung
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // LCD-Pin-Belegung

// Reed-Schalter Eingänge
int reed1 = 6;
int reed2 = 7;
int reed3 = 8;
int reed4 = 9;
int reed_status1, reed_status2, reed_status3, reed_status4;

// Drehzähler
int counter1 = 0;
int counter2 = 0;
int counter3 = 0;
int counter4 = 0;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2); // LCD-Dimensionen
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("SUNDAY ROBOTICS");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(" INFINITE GEARS");
  pinMode(reed1, INPUT);
  pinMode(reed2, INPUT);
  pinMode(reed3, INPUT);
  pinMode(reed4, INPUT);
  delay(1500); // Splash-Screen Pause
}

void loop() {
  reed_status1 = digitalRead(reed1);
  reed_status2 = digitalRead(reed2);
  reed_status3 = digitalRead(reed3);
  reed_status4 = digitalRead(reed4);
  
  if (reed_status1 == 0) {
    delay(100);
    counter1++;
  } else if (reed_status2 == 0) {
    delay(100);
    counter2++;
  } else if (reed_status3 == 0) {
    delay(100);
    counter3++;
  } else if (reed_status4 == 0) {
    delay(100);
    counter4++;
  }
}

void displayCounts() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print(" INFINITE GEARS");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("F:");
  lcd.print(counter1);
  lcd.print(" S:");
  lcd.print(counter2);
  lcd.print(" T:");
  lcd.print(counter3);
  lcd.print(" F:");
  lcd.print(counter4);
}

CAD-Modelle und Gehäuse

Wir konstruierten 41 Stirnräder plus ein Motorritzel, jeweils mit 45 Außen- und 9 Innenzähnen; das Motorritzel hat ebenfalls 9 Zähne. Die Übersetzungsverhältnis pro Stufe beträgt 1:5, was ein Gesamtübersetzungsverhältnis von 1/(5⁴¹) ergibt. Die volle Drehzeit des Motors beträgt 1/250 Minute, sodass das letzte Quadratgetriebe (1/250) × (5⁴¹) ≈ 1,8 × 10²⁶ Minuten benötigen würde, was 3,03 × 10²⁴ Stunden, 1,26 × 10²³ Tage oder 3,46 × 10²⁰ Jahre entspricht – 346 Trillionen Jahre.

Schaltplan

Das System wird von acht AA-Alkalibatterien in Reihe gespeist, die 8 V liefern. Ein 6 V DC-Motor und ein 5 V Arduino Uno (plus LCD und Peripherie) werden über zwei LM2596-Step-Down-Regler versorgt.

Jedes schwarze Getriebe enthält einen Magneten. Wenn ein Magnet an einem Reed-Schalter vorbeikommt, empfängt der Arduino einen Low-Puls, der den entsprechenden Zähler inkrementiert. Eine LED mit Vorwiderstand bietet visuelle Rückmeldung zum Schaltstatus.

Das 2×16 Zeichen LCD zeigt die kumulativen Zählerstände für jede Getriebestufe an.