Kohlefaser-Sandwichplatte als Sperrholzersatz

Guten Tag

Da ich bei meinem Segler aufs Gewicht achten möchte, bin ich auf der Suche nach einem Ersatzmaterial für das bekannte mehrfach verleimte Sperrholz.
Ich denke es dürfte in die Richtung von Kohlefaser-Sandwich-Platten gehen. Nebst allen möglichen Einbauteilen sollen auch die Spanten für das Einziehfahrwerk auf Sandwich erstellt werden.

Könntet ihr mir vielleicht von euren Erfahrungen mit diesem Material berichten?
- wie ist das Handling mit diesen Platten
- wer liefert gutes und zudem preislich interessantes Material?

Danke für eure Mithilfe und Gruss
Robert

Hi Robert,

ich kenne mich zwar mit Segelfliegern nicht aus, dafür habe ich in den letzten Monaten einiges im Composite Bereich bei Formula Student gemacht.

Falls du in Betracht gezogen hast die Platten selber herzustellen kann ich dir helfen.

Als Ausgangsbasis würde ich 2 dünne Platten machen. Dazu tränkst deine einzelnen Lagen mit dünnflüssigen Harz ein und presst sie dann mit Hilfe von einer glatten und einer rauen Platte zusammen. Dabei solltest du darauf achten, dass du einen möglichst hohen Druck erzeugst, sodass der Faseranteil hoch ist. Am besten geht dies mit einer Vakuumpumpe, sollte aber auch mit ein paar Kästen Bier klappen
Als Kern gibt es von verschiedenen Herstellern Aramidwaben, kannst aber bestimmt auch was anderes verwenden.
Zum Schluss klebst du einfach die Wabe auf die jeweils raue Seite deiner CFK Platte.

Waben: http://shop.r-g.de/Sandwich-Werkstoffe/Aramid-Wabe-Dicke-1-5-mm-ca-44-g/m.html

Guck dich am besten mal auf der Seite um, dort gibt’s im Wiki viele hilfreiche Tipps



Testen würde ich das ganze erst mal mit Glas, bist du ein angemessenes Ergebnis hast. Vielleicht kann man den Kern auch aus Depron oder ähnlichen machen, dann könnte man alles in einen Schritt erledigen.

Bei den einzelnen Lagen solltest du darauf achten das du 0/90 und 45/45 verwendest, bzw. je nachdem wie das Bauteil beansprucht wird.




Ich hoffe ich konnte dir wenigsten etwas helfen

Gruß

Flo

eins hab ich noch vergessen

du musst auf jeden Fall Trennmittel Verwenden, da du andernfalles ein große wunder erleben wirst

Moin,

Ich nehme als Füllstoff gern Balsa Stirnholz. Das gibt dann sehr druckfeste Platten, die sich gut bearbeiten lassen. Als letzte Schicht nehme ich Abreißgewebe. Dann wird die Oberfläche rauh und lässt sich gut kleben. Lamminieren tue ich alles in einem Arbeitsgang zwischen zwei Spanplatten, die mit Frischhaltefolie bespannt sind.

Moin

Da auch ein Fahrwerk an diese Platten, soll muß auf Druckfestigkeit ! jedenfals um die Verschraubung herum ! geachtet werden.
Dort reicht auch Balsastirnholz NICHT !
Da muß etwas richtig hartes rein

Gruß Aloys.

Meinst du solche Platten

Da ich alles Fräse habe ich mit der Bearbeitung keine Probleme. Schleifen geht super leicht. Schrauben darin zu befestigen ist nicht gerade einfach.

Wabensandwich How-to

Wabensandwich How-to

Für derart spezialisierte Aufgaben macht nur eine Eigenanfertigung Sinn. Eine last- bzw. fasergerechte Auslegung ist hier Pflicht


Die hier gemachten Aussagen gelten für andere Kernmaterialien gleichermaßen




Quelle: Dissertation Prof. Dr.-Ing. Herbert Funke / Systematische Entwicklung von Ultra-Leichtbaukonstruktionen in Faserverbund-Wabensandwichbauweise am Beispiel eines Kleinflugzeuges

Hallo zusammen

Erstmal vielen Dank für eure aufschlussreichen und interessanten Posts.
Das mit dem Balsastirnholz muss ich mal näher ansehen. Wusste gar nicht, dass es solche Platten gibt. Ist zwar etwas schwerer als das Wabenmaterial, aber natürlich um einiges günstiger.
Beim Fahrwerksspanten bin ich mir nicht mehr sicher, ob ich diesen aus Sandwich machen möchte. Ich denke dort wäre gutes mehrfach verleimtes Sperrholz einfacher, günstiger und sinnvoller.
Aber für die restlichen Einbauten kommt definitiv Sandwich zum Einsatz, wenn möglich selbst gemacht.

Nun macht es sicher Sinn die Sandwichplatten unter Vakuum zu laminieren, bin aber leider (noch) nicht im Besitz einer ordentlichen Vakuumiereinrichtung. Da nach Modellflug mein zweites Steckenpferd das Grillen ist, habe ich aber eine gute Vakuummaschine in meinem Fundus.

Frage: könnte man die Sandwichplatten nicht einfach mit der Haushaltvakuumiermaschine einvakuumieren und versiegeln? Hat da jemand Erfahrung? Entsprechend grosse Vakuumtüten sind vorhanden.

Gruss
Robert

Vakuum brauchst du da nicht! Eine gerade Sandwichplatte kann man einfach zwischen zwei Holzplatten mit Gewichten oder Schraubzwingen pressen. Vakuum ist für konkave/konvexe Flächen, die man ohne Gegenstück nicht gleichmäßig verpressen kann.

Ich nehme z.B. 6 mm Depron oder Airex/Rohacell beidseitig mit 200g Kohlegewebe belegt. Sperrholz ist meiner Meinung nach in einem leicht gebauten GFK/CFK Bauteil zu fest und es entsteht ein Festigkeitssprung.
Für Fahrwerksspanten kannst du eigentlich auch eine Sandwichplatte nehmen. An den entscheidenden Stellen (Verschraubungen) Sperrholz in die Kernplatte einlegen und dann oben und unten Kohle drauf laminieren. Falls das Gewicht wirklich relevant ist!! Ansonsten ist es natürlich einfacher direkt Sperrholz zu nehmen. Ich weiss nicht in welchen Dimensionen du baust, aber beim Fahrwerk ist das sicher auch kein Fehler.

Grüße,
Thorsten

Servus,


also langsam Interessiert mich das Thema auch selbst.

Ich habe Gestern versucht eine normale Platte ohne V-Pumpe herzustellen. Dazu möchte ich kurz meine Erfahrung Teilen.

Ich habe zunächst auf eine beschichtete Holzplatte Trennmittel aufgetragen. Danach habe ich 7 Lagen Kohle aus jeweils 80g/m^2 in 10x10cm große Quadrate zurecht geschnitten. Faserrichtung immer abwechselnd.
Anschließend habe ich diese mit Harz getränkt und mit ca. 40kg belastet. Als ich heute Morgen die Platte begutachtet habe ist mir folgendes aufgefallen:
Ich war erstaunt, dass der Faseranteil auch ohne Vakuum sehr groß ist. Jedoch musste ich auch feststellen, dass sich viele kleine Luftblässchen eingeschlossen haben.
Nun stellt sich mir die Frage wie man dieses Problem in Zukunft ohne Pumpe umgehen kann. Meine Idee ist es das Harz von innen nach außen vorsichtig zu Versteichen und evtl. das Harz einige Minuten nach dem Mischen ruhen lassen. Was meint ihr? bzw. wie umgeht ihr dieses Problem?


Fazit:

Positiv:
-hoher Faseranteil auch ohne Pumpe

Negativ:
-Lufteinschlüsse auf beiden Seiten

Als nächstes würde mich Interessieren ob sich euer Kern mit Harz beim Laminieren vollsaugt. Denn bei Holz bzw. bei den oben angesprochenen Balsaholz wäre dies doch der Fall!?


Ich werde in den kommenden Wochen noch weitere Versuche unternehmen und euch auf dem laufenden halten. Diese Woche werde ich jedoch meinen Klausuren widmen müssen
Ich plane selbst in naher Zukunft die Heckleitwerke und die Servo- bzw. Akkuplatte meiner kleineren Flieger durch Sandwichplatten mit Depronkern zu ersetzten.


Grüße

Flo0 schrieb:

Ich war erstaunt, dass der Faseranteil auch ohne Vakuum sehr groß ist

Zum Vergrößern anklicken....

Ist das eine rein subjektive Einschätzung oder hast Du die Platte gewogen?

Flo0 schrieb:

Was meint ihr? bzw. wie umgeht ihr dieses Problem?

Zum Vergrößern anklicken....

Zuerst Harz auftragen, darauf das Gewebe trocken auflegen und dann mittels trockener Walze verdichten

Lage für Lage das gleiche Spiel

Hi,
wenn es leicht werden soll, würde ich bei cfk einen Schritt weiter gegen und die Spanten als Formteile herstellen. Bei einem Kraftei hatte ich z.B. recht voluminöse Innenabmessungen. Ich habe mir dann aus 20mm Pappel zunächst Dummis der Spanten hergestellt. Bei so einem Dummi kannst Du dann Vertiefungen oder Erhöhungen durch Auflagen aus Balsastreifen etc darstellen. Dann kommt eine sehr dehnbare Folie drüber und nun kann das alles unter Vakum abgeformt werden.
Damals hatte ich auch noch keine Pumpe und deshalb den zweiten Stempel aus Styro hergestellt. Der muss nicht so super exakt sein. Man kann schon ordentlich drücken, darf heit nicht zerdrücken. Optimal ist es, wenn ein Stempelteil aus einem harten Material ist, z.B. Pappelserrholz und der zweite Teil aus dem weichen Styro. Da kann man dann hemmungslos pressen. Bei Vakuum geht’s mit einem Styro-Formteil schon sehr gut - ist heit einfacher. Beim mechanischen Pressen aber auch bei Vakuum ist es hilfreich, wenn das cfk nicht in einer Lage direkt in die Form gelegt wird, sondern mindestens noch eine dünne Schutzschicht aus Glas eine Verschieben oder Verziehen des oft locker gewebten cfk verhindern. Super optimal ist da natürlich Abreisgewebe. Von beiden Seite aufgelegt und erst kurz vorm einkleben entfernt, schützt es erst vorm Verschieben, dann vorm Staub und mal kann lustig alle möglichen Hilfslinien anzeichnen. Beim Einkleben wird das A. nur an der Klebefläche entfernt - erst wenn die Harzerei vorbei ist, kommt es ganz raus - sauberer gehts kaum noch.

Auf diese Weise kannst Du Teile mit Sicken, Pfalzen aber auch Sandwichelemente herstellen. Im Bereich vorgesehener Inserts habe ich wieder hartes Holz als Sandwich genommen. Pappel reicht da an sich. Wo Belastungsspitzen erwartet werden, kommt eine Gewebeecke mehr ein. So kannst Du die Vorteile von Kunststoff und Metall und Holz kombinieren. Leichter und stabiler gehst wohl kaum. Mir war immer die Pfalz am Spantenrand wichtig. So eine 10mm hohe Pfalz ist schon eine super Klebefläche zum Rumpf.

Grüße

Hallo zusammen

Toll, wie da verschiedene Ansätze zum Vorschein kommen.

@Steve:
Die Idee mit dem Abreissgewebe gefällt mir. Habe bisher aber noch nie damit gearbeitet. Frage: wenn man das Abreissgewebe abzieht, bleibt dann nicht eine rauhe Oberfläche zurück? Zum Verkleben natürlich ideal, aber für die Optik, hmm?

Gruss
Robert

Gideon schrieb:

Ist das eine rein subjektive Einschätzung oder hast Du die Platte gewogen?






Zuerst Harz auftragen, darauf das Gewebe trocken auflegen und dann mittels trockener Walze verdichten

Lage für Lage das gleiche Spiel

Zum Vergrößern anklicken....

Hi Stefan,

das war zunächst subjektiv. Ich habe nun die fertige Platte gewogen und kam auf 17g. Leider habe ich im Wiki von R&G kein 80er gefunden, deshalb habe ich jetzt ein Stück Gewebe das den Abmessungen der PLatte entspricht gewogen und komme auf 10g.

das wäre dann ein Verhältnis von 10/17 -> 58,8%

Man sollte aber beachten, dass meine Wage keine Kommastellen anzeigt...


Gruß Flo

rdeutsch schrieb:

Hallo zusammen

Toll, wie da verschiedene Ansätze zum Vorschein kommen.

@Steve:
Die Idee mit dem Abreissgewebe gefällt mir. Habe bisher aber noch nie damit gearbeitet. Frage: wenn man das Abreissgewebe abzieht, bleibt dann nicht eine rauhe Oberfläche zurück? Zum Verkleben natürlich ideal, aber für die Optik, hmm?

Gruss
Robert

Zum Vergrößern anklicken....

@ Robert,
die rauhe Oerfläche ist erwünscht für die Verklebung. Es schaut aer auch sehr gleichmässig aus. Wenn man es lieber glatt hat, kann hinterher aber noch einmal mit dünnen Harz übergestrichen werden. In Bereich, wo Sprit oder Abgase hingelangen können, ist das eh zu empfehlen.
Grüße

Flo0 schrieb:

Leider habe ich im Wiki von R&G kein 80er gefunden

Zum Vergrößern anklicken....

Das lässt sich doch einfach extrapolieren, sind doch alles 1k-Gewebe





Quelle: R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH

Flo0 schrieb:

das wäre dann ein Verhältnis von 10/17 -> 58,8%

Zum Vergrößern anklicken....

Wir sprechen hier dann aber von Fasermassenanteilen!

Rein rechnerisch wären das dann rund 48 % Faservolumenanteil

http://de.wikipedia.org/wiki/Faservolumenanteil

Nicht schlecht, geht aber noch deutlich mehr > ein Pressen unter Zuhilfenahme von Schraubzwingen halte ich hier für ideal

Gideon schrieb:

Nicht schlecht, geht aber noch deutlich mehr > ein Pressen unter Zuhilfenahme von Schraubzwingen halte ich hier für ideal

Zum Vergrößern anklicken....

Da gebe ich dir vollkommen recht, aber leider steht mir in meiner Studentenbude nicht das passende Equipment zur Verfügung.