Schon seit vielen Jahren mache ich mir Gedanken, wie man ein möglichst kleines Mikromodell bauen könnte.
Die Modelle von Andreas Rackel und Markus Christl haben mich schon immer fasziniert, vor allem der VW Bus und Passat im Maßstab 1:160.
Inspiriert davon wollte ich ebenfalls ein möglichst kleines Modell bauen, und zwar ein Smart Fortwo in 1:160.

Die ersten Versuche zu einem 1:160 Smart habe ich schon 2012 gemacht. Damals habe ich einige Brushlessmotoren selbst gewickelt, mit mäßigem Erfolg. Ende 2015 habe ich das Projekt wieder aufgenommen und Versuche mit Muskeldraht und verschiedenen Akkus und Motoren gemacht. Damals bin ich zu dem Schluss gekommen, dass ähnlich wie bei Andreas Modellen nur ein selbstgebauter Infrarot Empfänger rein passen würde, und genau deswegen ist das Projekt wieder auf Eis gelegt worden. Im November 2019 habe ich dann auf der Messe in Friedrichshafen einen Deltang RX45-V5 gekauft, der eigentlich für meine S-Klasse in 1:87 gedacht war. Erst als ich mir den Empfänger genauer angesehen hatte, ist mir klar geworden, dass man ihn soweit verkleinern (abschleifen) könnte, dass er auch in den Smart passt. Außerdem hat der Empfänger schon einen Fahrtregler und zwei Muskeldrahtausgänge integriert, wodurch keine weitere Platine benötigt wird. Damit wurde das Projekt dann wieder gestartet. Geplant waren neben dem RX45-V5 ein 8mAh Akku, eine Muskeldrahtlenkung, ein möglichst kleiner Motor (4mm oder kleiner) und ein zweistufiges Getriebe mit möglichst hoher Übersetzung. Die Karosserie sollte vom Smart Fortwo von Busch übernommen werden.
Seither gab es viele kleine aber vor allem drei größere Probleme, die die Fertigstellung stark verzögert haben. Eins der Probleme (die Beschaffung eines passenden Akkus) ist bis heute nicht gelöst, aber dazu später mehr.

Um die Platzverhältnisse im Inneren zu klären, musste ich mich zuerst einmal für einen Motor entscheiden. Dazu wurden mehrere Motoren bezüglich Größe und Stromverbrauch verglichen und am Ende entschied ich mich für einen Motor mit 3,2mm Durchmesser und 8mm Länge.
Hier ein Größenvergleich mit dem Standmodell:
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Danach wurde der Empfänger verkleinert. Rundherum wurden ein paar Zehntel abgeschliffen sowie ein Kondensator entfernt, der dann später zwischen die + und - Versorgungsleitungen gelötet wird.
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Als ich mir dann die Platzverhältnisse genauer angesehen habe, ist mir ziemlich schnell klar geworden, dass es ohne CAD-Modell nicht geht. Nachdem ich zwei Wochen lang konstruiert hatte und verschiedene Anordnungen, Getriebekonfigurationen und Lenkungsmechaniken durchgespielt hatte kam dann das dabei heraus:
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Der Motor füllt einen Großteil vom Innenraum aus. Der Akku wird über dem Empfänger platziert und füllt den freien Bereich unter dem Dach komplett aus. Mit der Gesamthöhe war es sehr knapp, deswegen gibt es in der Grundplatte eine Aussparung für den Motor. Auf der Seitenansicht kann man schon erkennen, dass es hinten beim Getriebe und Empfänger und vorne bei den Lenkungsteilen sehr eng zugeht. Das Getriebe ist ähnlich aufgebaut wie bei Andreas Passat mit einer Stirnrad- und einer Schneckenstufe. Die Übersetzung vom Getriebe wurde so groß gewählt wie es die Platzverhältnisse zugelassen haben, das ergab dann eine Übersetzung von 1:22.

Auch wenn man es auf den Screenshots nicht erkennen kann: An manchen Stellen geht es seehr eng zu und es sind zum teil nur 0,1mm Platz zwischen einigen Bauteilen. Dadurch mussten auch alle Teile sehr genau gefertigt werden, wobei mir nur Dremel, Höhenanreißer und Feilen zur Verfügung standen. Falls ich noch mal so ein Modell bauen sollte, würde ich die Bleche ätzen lassen, das hätte mir viel Zeit erspart.
Auch das präzise verlöten der einzelnen Teile war nicht ganz einfach. Ich habe dazu die Teile in der richtigen Position fixiert und bereits verlötete Teile mit nassen Papiertüchern gekühlt, damit das Lot nicht wieder auf schmilzt.

Hier wird der Getriebehalter (das U-Förmige Blech) verlötet:
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Und hier das obere Blech der Vorderachse:
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Hier sieht man das fertige Chassis. Da stecken schon 20 Stunden Fertigungsaufwand drin.
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Und so sah das ganze dann mit eingebautem Antrieb und teilweise fertiggestellter Lenkung aus:
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Auf dem Bild sieht man die erste Version der Lenkungsteile. Die Felgen habe ich bei Shapeways drucken lassen. Die Reifen sind O-Ringe, die später außen noch auf 3,4mm abgeschliffen wurden. Die erste Version der Achsschenkel bestand aus 0,6mm Messing Rundmaterial, einem 0,6/1,0mm Rohr und Neusilberblech. Die Achsstifte sind 0,6mm Präzisionsnieten von Knupfer. Später stellte sich heraus, dass die Vorderräder nicht leichtgängig genug waren und beim fahren blockierten. Das war eins der drei erwähnten größeren Probleme, die das Projekt verzögerten. Nachdem ich alles mögliche probiert hatte (Bohrung aufreiben, Schmierstoff, einlaufen lassen, Zusatzgewichte), versuchte ich das Problem mit neuen Achsschenkeln zu lösen. Dieses mal stellte ich sie aus Messing Vierkant Material und wieder 0,6mm Rundmaterial her.
Die Räder liefen damit schon leichgängiger, aber es reichte noch nicht. Nur in schnellen Kurven drehte sich das äußere Rad mit.
Deswegen entschied ich mich dazu, die Achsen einfach fest zu kleben und die vorderen Felgen durch Kugellager zu ersetzen. Diese haben 0,6mm Innen- und 2,5mm Außendurchmesser. Noch einmal danke an Siegfried, dass er die Kugellager für mich mitbestellt hat.
Später habe ich noch die O-Ring-Reifen mit den Tipps aus dem Forum in Silikon abgegossen, was die Fahreigenschaften deutlich verbessert hat.

Das nächste größere Problem waren die Platzverhältnisse im vorderen und hinteren Bereich. Man konnte schon am CAD-Modell sehen, dass das knapp wird. Ein paar Fertigungstoleranzen haben alles noch schlimmer gemacht, sodass in der Praxis die Karosserie nicht gepasst hat. Das Vorbild für das Busch Modell ist die erste Generation Smart. Die zweite Generation, die von 2007-2015 gebaut wurde, ist im Original knapp 20cm länger, was im Modell ca. 1,2mm entspricht. Das war dann die Lösung des Problems. Allerdings gibt es davon kein Standmodell, von dem man die Karosserie verwenden könnte. Also habe ich nach einem CAD Modell der Karosserie gesucht, um sie später zu drucken. In einer CAD Datenbank (cadnav.com) fand ich dann ein passendes CAD Modell. Es war sehr detailliert, was in meinem Fall eher ein Nachteil war. Ich habe dann drei verschiedene CAD Programme heruntergeladen und ausprobiert, um die Dateien zu bearbeiten. Am Ende habe ich das meiste mit Blender gemacht. Ein tolles Programm was aber viel Übung erfordert. Ich habe das Karosseriemodell dann stark vereinfacht, die Scheinwerfer ausgehöhlt und die Innengeometrie (und damit die Wandstärke) so gestaltet, dass alle Komponenten hinein passen. Die Karosserie wurde dann mit einem Formlabs Drucker gedruckt.

Das Dach des Busch Modells ist ein massiver Klotz aus transparentem Kunststoff. Da musste sowieso etwas anderes her. Zuerst habe ich versucht, vom Dach eine Silikon Negativform zu gießen und mit Plastik Spray eine dünne, transparente Abformung zu machen. Andreas Rackel hat das im Miba Sonderheft Mikromodellbau beschrieben. Das hat bei mir überhaupt nicht funktioniert. Ein Bekannter hat mir dann dabei geholfen, das Dach aus transparentem Kunststoffplatten tiefzuziehen (Vakuum Thermoformen). An der Stelle noch einmal vielen Dank an Chris Tittel! Anschließend wurde das Dach von Innen schwarz lackiert und die Scheiben grau getönt, damit man später die Komponenten im Innenraum nicht so gut sieht.
Nachdem die Karosserie lackiert wurde, habe ich die Reflektoren der Scheinwerfer silber angemalt und anschließend die Scheinwerfer mit Epoxidharz ausgegossen. Bei den Rückleuchten habe ich noch rote Farbe von HP Textiles dazu gemischt. Der Kühlergrill wurde hohl gedruckt und hinter die Karosserie ein schwarz lackiertes 0,1mm Neusilber Blech geklebt, was die ganze Front auch zusätzlich verstärkt.
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Als Akku war ein 8mAh Akku geplant. Soweit ich weiß ist das die kleinste Lipo Zelle die es gibt. Ein Exemplar habe ich von MrFemto (Georg) bekommen. Da der Platz im Dach sehr knapp ist, habe ich die Akku-Fähnchen auf ein Minimum gekürzt. Eins davon besteht aus Alu, deswegen habe ich mit speziellem Alu-Lot das Kabel angelötet. Das hatte anscheinend gut funktioniert. Am nächsten Morgen kam dann der Schock: Die Lipo Zelle war aufgebläht wie ein Luftballon. Wahrscheinlich ist sie beim Löten (obwohl ich vorsichtig war) doch zu heiß geworden. Dass die Beschaffung eines neuen Akkus nicht einfach wird habe ich mir schon gedacht, aber bis heute habe ich noch keinen gefunden (das dritte größere Problem in diesem Projekt). Der Hersteller aus China verkauft erst ab 10000 Stück. Ich hatte ihn trotzdem angeschrieben und nach einem "sample" gefragt. Leider hatten sie keine auf Lager. Der einzige Händler, der den Akku verkauft, ist powerstream.com in USA, aber auch die haben keinen auf Lager und bekommen auch keinen her. Im Ebay und bei AliExpress habe ich einige 30mAh Akkus gefunden, die von der Breite und Dicke her passen und wenn man nach dem Produktfoto geht, auch die Länge passen müsste. Ich habe da von 3 oder 4 verschiedenen Typen jeweils 5er oder 10er Sets bestellt, aber in Echt waren dann alle in einer Dimension zu groß.
Der 8mAh Akku kann mit 10C also 80mA belastet werden. Mir war von Anfang an klar, dass das mit den 80mA knapp wird und dass der Akku am Ende nur wenige Minuten reichen wird. Deswegen habe ich von Anfang an alles auf geringen Stromverbrauch ausgelegt.

Auch wenn es in den letzten Jahren einige Neuerungen im Bereich der Mikroservos, Planetengetriebe oder Schrittmotoren gab, ist die gute alte Muskeldrahtlenkung vom Platzverbrauch her nach wie vor unschlagbar und der Stromverbrauch ist auch gering.
Das Prinzip dahinter ist relativ einfach: Wenn durch den Muskeldraht (auch bekannt als Nitinol oder Formgedächtnislegierung) ein bestimmter Strom fließt, erwärmt er sich und zieht sich um 2-3% zusammen. Um damit ein Mikromodell zu lenken braucht man zwei Muskeldrähte: einen um nach links zu lenken und einen nach rechts. In der Mitte sitzt eine Feder, die die Drähte nach dem Abkühlen wieder in die ursprüngliche Position zurück zieht, in meinem Fall ist das der goldene Stift in der Mitte. Über einen langen Hebel wird die Bewegung dann direkt auf die Spurstange übertragen. In Folgendem Video sieht man die Funktionsweise. Der Strom ist auf 40mA begrenzt, dadurch sinkt die Spannung auf 1,77V.

Hallo Julian. Ein wirklich beeindruckendes Modell hast du da geplant und gebaut. Für diesen Maßstab ist die Detaillierung auch sehr gut geworden. Akkus sind leider immer das Hauptproblem bei diesen Kleinstmodellen. Passende Knopfzellen gibts auch nur als Low Drain und nicht wiederaufladbar. Hoffe, du finde noch eine passende Energiequelle, damit der Winzling auch mit Deckel fahren kann.

Hallo Julian,

passt Dein 30mAh Lipo als Dachbox getarnt auf das Dach Deines Kleinen?

Gruß,

Siegfried

Hallo Julian,

welches Alu-Lot hast Du zum Verlöten des Kabels an der Lipo-Zelle verwendet?

Gruß,

Siegfried

@Sebastian: Danke für Das Lob! Nach Knopfzellen hatte ich vor eine paar Jahren auch schon geschaut. Wenn ich das noch richtig im Kopf habe gibt's auch wiederaufladbare (meistens für Hörgeräte), aber von der Energiedichte können die nicht mit Lipo Zellen mithalten.

Aber es gibt gute Neuigkeiten was den Akku angeht: Der Sven Glatte hatte noch einen 8mAh Akku übrig und hat ihn mir zugeschickt, er ist heute schon angekommen. Noch einmal vielen Dank dafür! Ich werde jetzt so vorsichtig wie nur möglich versuchen, ihn einzubauen.
Zum Größenvergleich habe ich noch ein paar Fotos gemacht:

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Ganz links ein 30mAh Akku, der zwar von der Breite und Dicke her passt, aber zu lang ist. Daneben der defekte 8mAh Akku schon im Dach des Smart. Diese Zelle ist inzwischen nicht mehr aufgebläht aber dafür tiefentladen. Daneben der neue 8mAh Akku von Sven und rechts auch ein 30mAh Akku, bei dem die Länge und Breite passen aber die Dicke nicht (nein der ist nicht aufgebläht, der muss so ).

Das Alu-Lot das ich nehme ist von Rexin, das sind die die oft auf Modellbaumessen vertreten sind und an ihrem Stand vorführen, wie man z.B. Alu lötet. Ich habe mir da ein Set gekauft mit "Alu-Lot 240" und "Alu-Flussmittel 350". Die Temperatur an der Lötstation stelle ich auf 330°C, das ist nahe an der maximal empfohlenen Temperatur. Bei niedrigeren Temperaturen habe ich noch keine gute Lötverbindung hin bekommen.
Am besten den Anschluss vom Akku leicht anschleifen, großzügig mit Flussmittel benetzen und verzinnen. Das Kabel auch mit dem Alu-Lot verzinnen (man kann damit auch Kupfer löten) und dann das Kabel mit dem Akku verbinden. So hat es zumindest bei mir am besten funktioniert.
Und wie ich jetzt weiß: Aufpassen, dass der Akku nicht zu heiß wird! Ich werde die neue Zelle beim löten mit nassen Papiertüchern kühlen und zusätzlich eine Kreuzpinzette so anklemmen, dass sie auch noch Wärme abführt. Und natürlich den Anschluss nur möglichst kurz mit dem Lötkolben berühren.


Gruß, Julian

Hallo Julian,

Sehr schönes Projekt! Und das Fahrbild wirkt in dem Video auch sehr geschmeidig. Ein Hauptproblem scheint ja nun auch gelöst…
Was die Fähnchen-Löterei betrifft, so hab ich die Erfahrung gemacht, dass der Schlüssel zur erfolgreichen Verbindung in erster Linie (neben Temperatur und Flussmittel) im Aufrauhen der Fähnchen besteht. Ich kann dann mit ganz „normalem“ Lot (F-SW 26) die Litzen anlöten.

Viel Erfolg bei der Vollendung des Zwerges,
Christoph

Hallo Julian,

hast Du die 8mAh Zelle schon erfolgreich verbaut?

Ich bin äußerst gespannt, wie lange Dein Winzling mit einer Ladung fährt

Gruß und ganz viel Erfolg,

Siegfried

Hallo Julian! Schön, dass sich das Problem mit der Spannungsversorgung gelöst hat. Dann bin ich mal auf das Endergebnis gespannt. Die wiederaufladbaren Knopfzellen gibt es nicht in solch kleinen Baugrößen, als dass sie in deinen Smart passen würden.

Es wird mal Zeit für ein Statusupdate:


Es ist wieder ein Problem aufgetreten, von dem ich eigentlich dachte, dass es schon gelöst war. Eines der Vorderräder war wieder nicht leichtgängig genug und hat bei der Fahrt oft blockiert. Komischerweise immer nur das rechte. Wenn das Rad dann blockiert war, hat man auch ein Rastmoment gespürt, wenn man das Vorderrad von Hand gedreht hat. Deswegen gehe ich davon aus, dass das (offene) Kugellager verschmutzt war. Auch nach mehreren Versuchen, das Kugellager zu reinigen, wurde es nicht besser. Zum Glück hatte ich damals noch zwei Kugellager als Ersatz mitbestellt. Also neue Reifen gegossen und auf das neue Kugellager geklebt. Das hört sich jetzt vielleicht einfach an aber ist mehr Arbeit als man denkt. Weil man Silikon mit den meisten Klebstoffen nicht verkleben kann, habe ich einen Silikon-Klebstoff von Wacker genommen. Der hat aber nicht gut genug auf der Außenfläche vom Kugellager gehalten. Die Lösung war dann ein spezieller Primer, dafür muss man das Kugellager außen anschleifen, und das natürlich ohne dass Schleifstaub zwischen die Kugeln kommt (vielleicht hat auch genau das nicht funktioniert?). Dann muss man laut Datenblatt ein paar Stunden warten, damit sich auf dem Metall eine neue Oxidschicht bilden kann. Dann den Primer auftragen und mindestens eine aber maximal zwei Stunden später den Silikonkleber aufbringen und den Reifen verkleben.
Leider gab es danach mit dem 2. Kugellager wieder das gleiche Problem.
Auf einem Flohmarkt hatte ich mal ein USB-Mikroskop gekauft. Damit wollte ich dann schauen, ob man im Kugellager irgendwelche Verschmutzungen sehen kann. Die Bildqualität war nicht optimal, aber ein paar Fusseln konnte man sehen. Allerdings bin ich mir nicht sicher, ob sie wirklich im Kugellager waren oder nur darauf gelegen sind oder auf der Linse oder dem Glas vom Mikroskop.
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Wirklich weiter gebracht hat mich das dann nicht. Ich habe es nicht geschafft dass das rechte Vorderrad sich leichtgängig gedreht hat. Also kam das vierte und letzte Kugellager zum Einsatz. Weil ich keine brauchbaren Reifen mehr hatte, musste ich wieder neue gießen und auf das Kugellager kleben.
Damit hat es dann teilweise funktioniert. Manchmal läuft es leich und dann blockiert es wieder.
Keine Ahnung woran das liegt. Dieses Modell treibt mich noch in den Wahnsinn.
Falls ich es nicht zuverlässig zum laufen kriege, fliegen die Kugellager wieder raus und ich gehe wieder zurück zu einer Lösung mit Gleitlagern, die aber hoffentlich leichtgängiger sind als die erste Variante (die mittlerweile auch schon wieder 2 Jahre zurück liegt). Ich habe da schon eine Idee, dafür muss ich aber wieder neue Achsschenkel und Felgen herstellen.

Abgesehen davon ist mir leider jetzt erst aufgefallen, dass die Silikonreifen außen ca. 0,2mm größer sind als die abgeschliffenen O-Ringe, die ich ursprünglich hatte. Dadurch streifen die Vorderräder bei maximalem Lenkeinschlag vorne an der Karosserie. Mit den alten Reifen hat es gerade so gereicht.
Falls ich neue Felgen mache, kann ich vielleicht auch neue Reifen herstellen die dann passen. Außerdem kann ich vielleicht die Räder etwas näher zum Drehpunkt bringen, also weiter nach innen. Bis dahin habe ich noch eine andere Lösung, mit der ich dieses Wochenende angefangen habe. Und zwar habe ich die Schnecke, die die Hinterachse antreibt, um 0,2mm abgeschliffen. Dadurch kann der Getriebehalter (das schiefe Blech im Heck) 0,2mm nach vorne und steht dann auch nicht mehr schief. Das führt dazu dass die komplette Karosserie weiter nach vorne kann. Dadurch müssten die Vorderräder genug Platz haben. Mal schauen, ob das klappt.
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Außerdem steht das (in Fahrtrichtung) rechte Vorderrad weiter aus der Karosserie als das linke, da muss ich noch was an der Karosseriebefestigung anpassen.


Es bleibt spannend.
Gruß, Julian

Hallo Julian,

Manchmal hakt es leider wirklich an völlig unerwarteten Stellen. Die Möglichkeiten für zusätzliches Gewicht auf der VA sind bei disem Zwerg ja auch stark beschränkt. Aber wirklich ein tolles Projekt, dein Mikro-Smart! Hoffentlich bekommst du das Kugellager noch ausreichend frei…

Gruß,
Christoph

Hallo Julian. Dafür, dass der Rest so gut funktioniert, kann man das schon fast als Kleinigkeit werten. Allerdings weiß ich auch, wie nervig es ist, wenn eben nicht alles reibungslos Funktioniert. Du kannst ja mal versuchen, die Räder mit den Kugellagern in Isopropanol zu baden und freizudrehen. Der Alkohol spült Dreck ziehmlich gut aus den Lagern. Allerdings sind die Lager danach auch entfettet/entölt, sodass eventuell ein (winziger) Tropfen Leichtlauföl nach dem Trocknen erforderlich ist.

Hallo Julian,

bitte prüfe, ob es bei den Blockierungen zur Berührung Achsschenkelaufnahme/Kugellager kommt

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Gruß,
Siegfried

Hallo zusammen,


erst mal danke für den Zuspruch und die Tipps!

@Christoph mit Zusatzgewichten habe ich schon mal Versuche gemacht. Das waren einfach zwei M3 Muttern. Die hätten zwar nicht in die Karosserie gepasst, aber zum testen war das egal. Das hatte damals keine Verbesserung gebracht. Ich bin mir aber nicht mehr sicher, ob ich zu dem Zeitpunkt schon die Kugellager montiert hatte. Aber den Versuch könnte ich mit dem aktuellen Stand noch mal wiederholen.

@Selbstfeiermeister Eine Kleinigkeit ist das leider nicht, das Modell ist praktisch unfahrbar. Ich habe davon mal ein Video gemacht. In der Nahaufnahme sieht man, wie sich das Kugellager verhält wenn es blockiert. Es gibt (mindestens) einen Rastpunkt.

Ich kann hier leider keinen Erfolg verkünden, aber immerhin eine Erkenntnis.
Der Achsstift ist getauscht, und weil das Kugellager dafür sowieso demontieren musste, habe ich es noch einmal gereinigt und geölt.
Bei der anschließenden Testfahrt hat es zwar relativ gut funktioniert, aber ab und zu hat das Vorderrad trotzdem blockiert.
Danach habe ich das Kugellager wie abgebildet auf einer konischen Reibahle fixiert:
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Auch da konnte man ein Rastmoment erkennen wie in dem Video im vorherigen Post.
Das heißt: Es liegt nicht an einem unrunden Achsstift, es streift nichts an anderen Fahrzeugteilen sondern es muss am Kugellager liegen.
Ich werde jetzt noch versuchen, das Kugellager mit anderen Lösungsmitteln (Isopropanol oder Aceton) zu reinigen. Wenn das nichts hilft, fliegen die Kugellager raus.

Gruß, Julian

Julian, ich kann auch einen "Knick in der Optik" haben , aber das schaut auf deinem letztem Bild fast so aus, als ob da im Lager gar nicht genug Kugeln vorhanden sind...
Kann das sein?
Normaler weise liegen die Kugeln im Lagerkäfig ja "dicht an dicht", aber auch hier,auf dem Bild sind da doch reichlich große Lücken zu sehen...