Gloster VI - ein Experiment

Nach den guten Erfahrungen mit dem Polymide COPA wurden nun die ersten Teile der Gloster VI in Angriff genommen.
Das Polymide ist deutlich robuster als PLA oder ABS, leichter, aber auch deutlich weniger steif.
Ziel ist es, an herkömmliche Bauweisen anzuschließen, was Festigkeit und Lebensdauer betrifft.
Nach den ersten Drucken wurde klar, wohin die Konstruktion geht: Eine zwar robuste, aber flexible Schale, die durch in die Schale gedruckte Gurte und Spanten aus Sperrholz in Form gehalten und gegen Torsion bewahrt wird.

Im Bild die ersten Teile. Die Schnauze wurde mit 2 Perimetern und somit 1,2mm Dicke gedruckt. Teil 2 mit 0,6mm, Gurten und Diagonalen. Der Motorhaubendeckel ist aus PETG+Kevlar, der muss nur Form bewahren und leicht sein.









Teil 2 von innen




Etwas mühsam ist, den richtigen Abstand der Innereien zur Schale zu finden. Bei 0,6mm Dicke sind meist 0,9mm Abstand korrekt, um Gurte etc. mit der Schale verschmelzen zu lassen. Diagonalen brauchen etwas mehr Abstand, da sie sich sonst an der gewölbten Oberfläche zu stark abzeichnen. Kleine Verstärkungen brauchen wieder weniger Abstand, weil sie sonst gar nicht an der Schale kleben.

Teil 2 von der Seite, Backen der Motorhaube mit Auspuff und einer kleinen Ausbeulung darunter, wie beim Großen halt. Genau da spielt der 3D Druck seine Stärken aus






Ein Problem ergibt sich, wenn der Drucker die Innereien erstellt und die Extruderbahn die äussere Schale kreuzt, denn dabei streift der Extruder Material an der Schale ab




Das lässt sich beim Zortrax Slicer nicht direkt beeinflussen, nur durch Fake Objekte - einfache Zylinder - die ins Innere gezeichnet werden bleibt die Extruderbahn innerhalb der Hülle.
Stand der Dinge sind 3 Teile, der Rumpf bis zur Steckung, hier nur lose aufeinandergelegt. Die Teile passen sehr gut zusammen







Grüße
Andi

Wow, sehr schönes Projekt. Da bleib ich gespannt und lese hier mit!

Ineressantes Experiment

Ineressantes Experiment

Hallo Andi,

was du vorhast, ist ein neues interessantes Experiment für eine Mischbauweise.
Gedruckte Rippen, die bespannt oder beplankt werden, hatten wir schon. Es dürfte besonders für jene interessant werden, die einen Drucker und eine Fräse haben.

Mit den komplexen Konturen hast du dir auch nicht gerade ein einfaches Objekt ausgesucht. Dafür ist Rhino sicher aber die erste Wahl.
Zudem muss berücksichtigt werden, dass die Holzteile auch eingebracht werden können, und einfach druckbar soll möglichst auch alles sein.

Ließe sich das Kreuzen der Bahnen mit einem anderen Slicer verhindern, ohne extra Dummy Objekte ins Innere zu setzen?
Vom Zortrax Slicer höre ich zum ersten Mal, hat er besondere Vorzüge?

Die Druckqualität sieht ansonsten sehr gut aus. Mit welcher Layerhöhe hast du gedruckt?

Hast du auch vor, Tragflächen zu drucken? Mit 0,6 mm Wanddicke und einer Wichte von 1,12 ist wird es nicht unbedingt leicht, und flexibel möchte man die auch nicht haben.

Auf jeden Fall hast du dir ordentlich was vorgenommen und ich bin gespannt, wie es weitergeht.

Die Holzteile sind Spanten, die auch zugleich die einzelnen Rumpfteile verbinden. In Teil 2, das man auf dem Foto von innen sieht, kommt noch ein Sperrholzbrett als Akkuauflage rein, das ist zweiteilig. Halbspanten für die untere Rumpfhälfte, bis auf Höhe der Längsgurte, kommen in den Bereich wo dann die Streben zu den Schwimmern eingesteckt werden.

Der Zortrax Slicer hat m.W. keine besonderen Vorzüge, ausser, dass der Zortrax keine anderen Codes nimmt. Als Druckanfänger hat man den Vorteil, mit voreingestellten Werten arbeiten zu können, so dass Drucke mit ABS, PETG usw. gleich gelingen. Für Filamente anderer Hersteller kann man die Werte natürlich anpassen.
Es gibt ein Conversion Tool, das die Codes anderer Slicer in einen vom Zortrax lesbaren Code verwandelt.
Ob man mit anderen Slicern die Extruderbahn steuern kann, weiß ich nicht. Das Problem mit dem Abstreifen ist mir bei anderen Materialien noch nicht aufgefallen, sei es weil es an der Geometrie lag, sei es weil Nylon - das ich wegen Schichthaftung eher wärmer als kälter drucke - eher zum Tropfen neigt.
Layerhöhe ist 0,19, Drucktemperatur ist 247° bei rund 15° Aussentemperatur, bei den 25° die es letztens hatte musste ich auf 242° runtergehen, sonst sieht das Innere der Objekte aus als hätte Spiderman trainiert.
Polymaker gibt eine Drucktemperatur von 250 - 260° an . Damit hatte ich keinen Erfolg, wird wohl auch davon abhängen, wie schnell man druckt. Der Zortrax ist eher langsam.

Ja, der Flügel. Du hast recht, das Copa wird dafür nicht steif genug sein, und zu schwer. Aktuell ist dafür ein PETG mit Kohlefüllung vorgesehen. Steif, mit einer Dichte von etwa 0,8, Dicke 0,4 oder 0,5 mm.
Der Plan ist, nur die reine Aussenhaut zu drucken, Verstärkungen nur wo drucktechnisch notwendig. Im Inneren dann Balsarippen in geodätischer Bauweise, also im Winkel zueinander, aufgefädelt auf Kieferleisten als Holme.
Rippen drucken geht natürlich, ist aber alles andere als optimal, das kann Balsa besser. Also soll der Drucker nur das machen, was er am besten kann, nämlich die fertige Aussenhaut. Diese wäre mit 0,4mm Dicke und einer Dichte von 0,8 nur etwas schwerer als eine 1,5mm Balsabeplankung.
Soweit die Theorie



Grüße

Nochmal mit den Druckparametern des Copa Polymide experimentiert, nachdem die 242° schon eher weit von dem empfohlenen Temperaturbereich abweichen und die Layerhaftung leidet.
Probleme, wie gesagt, Tropfen, die sich an die bereits gedruckte Wand hängen, und Fäden. Nach einigen Testdrucken hab ich mich an die obere Temperaturgrenze gewagt, und mit 263°, 2mm retract mit 50mm/s wurden nun die besten Ergebnisse erzielt.

Wichtig: Das Nylon muss trocken sein. Nur einige Stunden bei 70% Luftfeuchtigkeit sind bereits zuviel. Ich hab mir jetzt eine Trockenbox gebastelt, 2 durchsichtige Kunststoffkisten aufeinander, als Achse für die Rolle dient die Papphülse einer Küchenrolle, mit Aluklebeband umwickelt um die Reibung zu reduzieren. Ein Stück Bowdenzug führt das Filament durch die Box zum Drucker. Ein halbes Kilo Granulat zum Luftentfeuchten dazu, wer hat kann noch ein Hygrometer reinlegen. Das Ganze mit Gewebeklebeband abgedichtet, die Spule bleibt da drin bis sie leer ist.

Für große, als shell gedruckte Teile, das Heizbett auf 30° oder ganz aus (30° ist das Minimum bei mir). Zusätzlich hab ich 2 der 3 Seitenteile des Druckers entfernt, sonst gibt es einen Hitzestau und Beulen und Dellen in großen, wenig gekrümmten Flächen. Bei 263° wird die Oberfläche einen Tick glatter, das Material eine Spur steifer, die Layerhaftung ausgezeichnet.
Mit diesen Maßnahmen sind Fäden so gut wie weg, die Tropfen ebenfalls, große Flächen halten ihre Form.
Einzig ein paar Borsten bleiben gelegentlich dort, wo der Extruder seine Bahn beginnt bzw. beendet, aber die sind leicht zu entfernen.

Teil 2 und 3 wurden an einen Spant zusammengeklebt, Schnauze und Deckel nur aufgelegt









Als Testobjekt für die Druckparameter diente ein Stück Schwimmerstrebe. Passen perfekt, sind mit Verstärkungen möglicherweise stabil genug, um stehend gedruckt zu werden





Das neue Teil 3




Grüße
Andi

Bei dem neuen Teil 3 sehr saubere Druckereinstellung, besser geht nicht.
Verfolge ich mit und bestes Gelingen

Gruß
Wolfgang

Danke

Zur Zeit versuch ich mich gerade an einer Lösung, um die Rumpfsegmente sauber verbinden zu können. Der Sperrholzspant bringt zwar die nötige Steifigkeit, aber das Verkleben der Segmente ist erstens ein furchtbare Patzerei mit Sekundenkleber, der auch an der Aussenhaut klebt, und zweitens immer auch Glückssache, damit nix schief wird.
Ideal wär ein Verbinder, der jeweils 1cm in ein Segment greift.

Grüße
Andi

Glaub 1cm ist fast schon zu viel.
Wie wäre es mit kurzen kleinen Hülsen an markanten und freien Stellen oben und unten mitdrucken und dann kleine Filamentstücke als Passtifte verwenden.

Ich mach das bei Urmodellen mit Passstifte. Allerdings ist hier das Gewicht egal und aufgrund der Steifigkeit brauch ich nur 4 ....

Sollten die Hülsen auf dem Druckbett zu klein ausfallen mit 1.8mm bzw. 2.9mm aufbohren.
Genauer geht nicht.

Der Sekundenkleber darf nicht dünnflüssig sein, eher Konsistenz von Holzleim.
WIKO Superglue 2000 hochviskos macht nen guten Job ohne Sauerei, ist vor dem Aktivator auch sehr gut korrigierbar. Gibt es in 20 50 und 500ml Recht günstig und hält perfekt auf sehr vielen Kunststoffen.

Die weissen Ränder bekommst Du mit ganz wenig Aceton auf nem Lappen und schnell drüberwischen prima weg, ohne dass es den Kunststoff angreift, darum sparsam mit Aceton.

Gruß
Wolfgang

Druck doch nen Rand gleich mit! Irgendwo hatte ich es schon gepostet.
5mm Klebekante, um die Materialstärke nach innen versetzt. Mache ich nur so.


Du kannst dir auch diesen Holzspant sparen. Die ersten 4-5 Millimeter der Trennstelle druckst du massiv, oder als Wabe.
Bei S3D kannst du einzelne Prozesse anlegen.

Ein Verbindungsstück aus PETG+Kohle mit 1,2mm Wandstärke ist, wie befürchtet, zu labberig um als Spant zu dienen. Wiewohl das Zusammenstecken der Teile jetzt natürlich viel einfacher geht.

Danke für die Erinnerung mit der Fase - wie zeichnest du das? Die kleinen Dreiecke, die als Unterstützung z.B. für die Auspufföffnungen dienen, beginnen mit 1.1 mm Abstand zur Schale, bei 0,6mm Wandstärke wird ein Zehntel gequetscht und das hält.

Zeichne ich allerdings eine ganze Fläche, die parallel zur Aussenschale liegt, so funktioniert das, wenn ich sie mit 1.1mm Abstand zeichne, nicht.
Der Zortrax Slicer dreht bei Flächen, die innerhalb einer Aussenfläche liegen, immer die Normalen um. Heißt, zeichne ich einen Zylinder mit 60mm Durchmesser, so hat der innen 58,8mm und aussen die 60mm.
Zeichne ich jetzt einen kleineren Zylinder in den großen, mit, sagen wir, 40mm Durchmesser, so hat der nun innen seine 40mm und aussen 41,2mm.
Eigentlich sollte also eine Parallelfläche mit 1.1mm Abstand klappen, tut sie aber nicht, gibt Filamentspaghetti.
Muss man da näher an die Aussenfläche rücken?

Shell und Volumenmodell zugleich ist eine sehr elegante Lösung, kann der Zortrax Slicer leider nicht.

Grüße
Andi

Tja...S3D. Ist für solche Anwendungen eigentlich ein Muss.
Der Absatz ist kein Problem für dich...das hilft! DerSchummeltrick ist die 45Grad-Phase als Verbindung!
Wenn du den Absatz am Volumenmodell modelliert hast, musst du die Stufe 45 Grad abwinkeln. Sieht man am fertigen Modell nicht, aber für den Druck ist es unheimlich wichtig.
Bei dicken Wänden gehen auch 50 Grad, aber bei den Standartwerten von 0,4 bis 0,7mm sind 45 Grad die Grenze. Kommt natürlich auch auf die Layerhöhe an.

So, ich hab jetzt den Abstand der inneren Fläche bei 0,6mm (= berührt die Schale), von dort 40° nach innen gewinkelt bis zum Abstand von 1,1mm. Somit entscheidet der Slicer, wann es Zeit für die erste Runde offset ist, und siehe da, es funktioniert. Geht zum Glück auch ohne Volumenmodell
Sehr nett, schätze bei Teil 4 und den weiteren Teilen werd ich somit den Klebefalz mit drucken.
Vielleicht zeichne ich die vorderen Teile auch noch um, derzeit druckt ein neuer Verbinder aus Nylon, mit 12mm Breite. Der kriegt einen ausgedünnten Spant aus Sperrholz in die Mitte, ohne den wirds wohl nicht gehen.

Grüße
Andi

Die herkömmliche Verbindermethode



So wurden jetzt mal Schnauze und der 2. Rumpfteil verklebt





Teil 4 hat jetzt den Falz



Mit der doppelten Wandstärke ist der Rand deutlich stabiler


Leider trat wieder das Problem mit der Extruderbahn auf, das sich hier leider nur unvollständig lösen ließ. Der slicer sucht sich oft den wirklich ungünstigsten Punkt aus, um die Naht zu beginnen, und quert unnötigerweise die bereits gedruckte Wand. Bei Zortrax haben sie sich des Problems angenommen, wird vermutlich aber dauern.



Die Kabinenhaube wird auch gedruckt, einfacher als Alu biegen






Grüße
Andi

Der hintere Teil des Rumpfes wird aus Gewichtsgründen aus 0,5mm COPA Nylon gedruckt. Dadurch wird das ohnehin nicht berauschend steife Material noch flexibler, und fällt in eingen Millimetern Höhe über dem Heizbett ein, um danach wieder die Sollform zu erlangen.













Dagegen hilft kurioserweise ein kühles Heizbett. Ausserdem bin ich dazu übergegangen, die Schale in einem Zug zu drucken, also der Extruder biegt von der Schale 90° nach innen ab, für 2mm, geht dann gleich wieder zurück um die Schale weiter zu drucken. Man vermeidet damit eine Anzahl Probleme wie Fäden und Unterextrusion, zudem erhält man mit minimalem Gewichtszuwachs bestmögliche Steifigkeit. Zudem sinkt die Druckzeit massiv.
Damit werden auch die dünnen Teile formtreu.













Es bleibt eine Nut auf der Aussenseite, die aber leicht verspachtelt werden kann.
Weiters bin ich von der Sache mit dem Falz wieder abgekommen, da der erstens schwer ist - ein Spant wird ja trotzdem gebraucht - und zweitens oft zu einer Deformierung des Randes führt.
Stattdessen habe ich auf die Idee mit den Kohlestäben zurückgegriffen.













Die Kohlestäbe gehen vom Höhenruder bis zur Rumpfmitte. Neben dem Gewinn an Festigkeit helfen sie enorm beim Verbinden der Teile, die aufgefädelt werden. Die Nut an der Rumpfunterseite ist zudem eine ideale Hilfslinie, um die Geradheit zu überpfrüfen - bis jetzt hab ich nur schiefe Verklebungen geschafft. Das Teil wird also aufgefädelt, der Rumpf senkrecht gehalten, entlang der Nut gepeilt, und Sekundenkleber geht zuerst entlang der Kohlestäbe in den Rumpf. So kriegt man die Kleberei in den Griff. Erst danach kommt Sekundenkleber an den Verbindungsspant.
Ich verwende den HG Klebstoff mit einer langen Kanüle, damit kommt man durch das lange Rumpsegment, der Kleber ist super flüssig und geht gut zwischen Spant und Schale. Zudem ist er für das COPA Nylon bestens geeignet.










Hinterer Rumpfteil mit Seitenruder aus PETG+Kevlar, in dem noch 2 Balsaspanten stecken.













Grüße
Andi

Mittelteil Höhenruder + ein Aussenteil. Mittelteil aus PETG+Kohle, aussen PETG+Kevlar.











Gedruckt wird nur die Schale, im Inneren nehmen Balsarippen Platz. Was möglicherweise an Schichthaftung fehlt, übernehmen 2mm Kohlerohre. Die Höhenflosse (ohne Ruder) wird fertig so 70 Gramm haben.










Mal sehen ob das leicht genug ist. Im Zuge der Nylondruckerei hab ich mir jetzt einen Filamenttrockner zugelegt, und eine Trockenbox von Polymaker (die man mit Klebeband abdichten sollte, damit das gut funktioniert).
Mit dem Trockner konnte auch ein etliche Jahre altes ABS, das nur mehr schlecht extrudiert hat, wieder in Form gebracht werden.
Wirklich knackig trockenes Nylon extrudiert merkbar besser, deutlich weniger Tropfen und Fäden. Auch das PETG mit Kevlar bzw. Kohle wurde getrocknet, die Druckeinstellungen für 0,5mm ergaben dann 0,6mm + an Dicke.
Ich lass das Höhenruder mal so, und überleg mir wie ich das Ruder selbst am besten angehe.



Grüße
Andi

Höhenruder 2.0
Als Material wurde nun das Nylon+Carbon von Eumaker gewählt, weil es leicht und stabil ist und ich nun herausgefunden habe, wie man es kleben kann.
Von der Idee mit Balsarippen bin ich wieder abgekommen, der Bauaufwand steigt, und eine ausgehöhlte gedruckte Rippe ist nicht wirklich schwerer als eine volle 1,5mm Balsarippe.
Die Konstruktion mit geodätischen Rippen, wie sie sich im 3D Druck etabliert hat. Scheint mir die beste Lösung zu sein, alternativ könnte man die Rippen in Längsrichtung belassen und um diese Längsachse um 45 oder 50 Grad drehen. Allerdings sind dann obere und untere Flügelschale nie durch einen senkrechten Steg verbunden, und die Sache nicht so drucksteif.

















Die Teile der Flosse sind am Rand - dort wo sie am Heizbrett stehen - minimal verzogen, einen halben Millimeter aufgebogen. Die größeren Teile des Höhenruders selbst sind nicht verzogen. Versteh einer das Plastik. Nachdem aber alles auf Kohlestäben aufgefädelt wird, ist das kein Problem. Das Material überzeugt durch geringes Gewicht und Steifigkeit.



Auch das Heck ist nun aus Eumaker Nylon+Carbon.





Ich hab auf die schrägen, gedruckten Spanten verzichtet, der Rumpf kriegt an den Trennstellen normale Spanten aus Sperrholz.




Was mit dem Material nicht mehr geht, ist das Seitenruder selbst










Hier werden die Spannungen zu groß. Zwar gibt es keine Delaminierung, aber das Teil verdreht und verwindet sich beim Druck. Hier werd ich auf das PETG mit Kevlar zurückgreifen.


Sämtliche Teile wurden mit ~0,5mm Dicke gedruckt. D.h., die Schiebelehre misst, leicht zusammengedrückt, ca. 0,52 - 0,54 mm.
Nun ist die Oberfläche etwas rauh, und eine Kalkulation mit Dichte (die zwischen größer 1 und 1,08 liegen muss) und Gewicht der fertigen Teile legt nahe, dass die "wahre" Dicke bei unter 0,5mm liegt. Versuchsweise wurden auch Teile mit gemessenen 0,4mm gedruckt, das ist m.M.n. schon zu fragil.
Der langen Rede kurzer Sinn: Das Gewicht der gezeichneten Teile lässt sich abschätzen, indem man die Fläche in cm² durch 10 und dann durch 2 dividiert. Das Mittelteil des Höhenruders hat z.B. 585cm², geteilt durch 10 und dann durch 2 ergibt 29,25. Das aktuelle Gewicht sind 31 Gramm.


Grüße
Andi

So, viel ist aus Zeitmangel nicht weitergegangen, aber motiviert durch Thoemses Arbeit mit ABS im Filamentfred wurde das Seitenruder nochmal in Angriff genommen.
Drucker jetzt voll umschlossen, Heizbrett 110°, und somit kann man auch das Seitenruder am Stück aus dem Eumaker Filament drucken

Für elliptische Rumpfsegmente ist nach wie vor ein kühleres Heizbett besser, so um die 50°, um einen "Elefantenfuß" zu vermeiden.

Bis auf ein Teil ist der Rumpf jetzt fertig, noch nicht verklebt



















Steif, stabil und leicht.


Grüße
Andi

Sehr lecker Andi, Drucke gefallen sehr gut!!!!

Weiter so .....

zwischen den Dämpfungsflossen könntest noch Material zwischenpacken ... so ganz ohne wirkt das ganz schön labil.

Gruß
Wolfgang

Nachtrag:
Achso, die Dämpfungsflosse wird als ganzes durchgeschoben ... dann passt das natürlich

Ja, das Höhenruder wird durchgeschoben, am Seitenruderteil wird da innen noch weggedremelt. Davor ein Balsaspant, und als Abschluss ebenfalls. Klebefläche zum Höhenruder sind einige Millimeter, als Verbund sollte das steif und torsionsfest sein.
Das Eumaker ist wirklich fein zu drucken. Keine Fäden, kaum Borsten im Inneren.

Grüße
Andi

Das Eumakers ist wirklich sehr angenehm! habe jetzt mal das Eumakers mit Glas gedruckt. Gefällt mir auch extrem gut!