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  • Heißdrahtschnitt mit der Schwerkraft

    Der Schwerkraftschnitt

    Analoge Art, Schaum sauber zu schneiden

    Peter Rausch


    Ein paar Beiträge zuvor habe ich von meiner CNC Schaumschneideanlage MPPCNCFC berichtet. CNC ist schön, aber nicht der einzige Weg zum Ziel.

    Für Modellbauer, die EPP, Styropor oder Styrodur bearbeiten möchten, ohne diese hässlichen Wellen beim reinen Schnitt per Hand mit dem Heißdraht zu erzeugen, gibt es auch noch eine "analoge" Art des Heißdrahtschnitts, die saubere Schnittflächen erzeugt.
    Man bedient sich der Schwerkraft als Antrieb und zieht den Schneiddraht mit ihrer Hilfe durch das Material. Dabei gleitet der Draht auf Schneidschablonen, die rechts und links am Schaumklotz festgepinnt werden.

    Hier sieht man beispielhaft eine einfache Schneidrippe



    Die Oberfläche der Schneidrippe, hier aus Presspappe mit einer Gleitbahn aus Alublech, bestimmt den Weg des Heißdrahtes, der auf ihr entlang gleitet. Man achte auf die Fanghaken am Ende der Schneidrippe. Hier wird der Draht nach dem Austritt aus dem Material gebremst und der Bogen kommt definiert zum Stehen. In dem Foto sieht man noch den Vorläufer meiner jetzigen Schneidevorrichtung. Der funktionierte zwar auch, war aber für das Schneiden von Trapezflächen nicht flexibel genug.

    Trapezflächen sind das Stichwort. Hier muss der Heißdraht an der einen Seite eine kürzere Strecke zurücklegen als an der anderen, aber trotzdem mit gleichmäßiger Geschwindigkeit laufen und das Ende des Schnittes sollte auf beiden Seiten zum gleichen Zeitpunkt erreicht werden.

    Um dies zu realisieren, habe ich folgende Technik angewandt.



    Ich arbeite mit zwei Zugschnüren, die rechts und links vom Material am Schneiddraht (isoliert) befestigt sind. Beim Schneiden von rechteckigen Flächen führen beide Schnüre (hier "A" in rot) über Umlenkungen zum selben Punkt am Zugbalken. Wenn sich der Zugbalken durch Gewichtskraft nach unten bewegt, wird der Heißdraht an beiden Seiten gleich schnell durch das Material gezogen und tritt auch gleichzeitig vorne aus.

    Bei Trapezflächen kommt es jetzt auf das Verhältnis der beiden Schneidrippenlängen an. Wird beispielsweise eine Fläche benötigt, die an einer Seite 200 mm tief ist und an der anderen Seite nur 150 mm, muss dieses Verhältnis an der Maschine einstellbar sein.
    Hierzu beachte man nun den grünen Faden "B" an der kürzeren linken Seite und den rechten roten Faden "A".
    Sie sind vom Drehpunkt aus gemessen im selben Verhältnis wie die gewünschten Flächentiefen am Zugbalken befestigt. In unserem Beispiel 150:200 oder gekürzt 3:4. Der Einfachheit halber ist mein Zugbalken von 0 bis 100 cm markiert. Der rote Faden kommt an die 100 cm, der Grüne der kürzeren Seite an die 75 cm. Was dem gewünschten Verhältnis 3:4 entspricht. Die Umlenkrollen werden an der Tischkante entsprechend angebracht, so dass die Zugschnüre senkrecht auf den Zugbalken treffen.
    Beim Heißdrahtschnitt schneide ich grundsätzlich von der Nasenleiste zur Endleiste. Der Schaumklotz sollte also die Grundrissmaße des trapezförmigen Flächenteilstücks haben und mit der Nasenleiste parallel zur hinteren Tischkante ausgerichtet sein. Dabei sollte die kürzere Seite links liegen.

    Daraus folgt, dass die Maschine, die ja nur den Schnitt oberhalb der Schablonen durchführen kann, für die Unterseite des selben Flächenteilstücks spiegelverkehrt aufgebaut werden muss. Dazu wird die Oberseitenschablone entfernt und man pinnt die Schablonen für die Unterseite an. Achtung: Keine Nadeln in den Weg des Heißdrahtes stecken!
    Soweit zur Theorie des Schnitts. Weil sie jedoch zu oft umgebaut werden muss, habe ich mir eine flexiblere Version ausgedacht. Diese besteht aus folgenden Teilen:

    Abschnitte eines U-Trägers, die oben an der sonst schrägen Innenseite rechtwinklig bearbeitet wurden. Man kann zum Ausgleich auch Keile einkleben. Sie bilden an der Tischkante die Klemmenkörper.



    Es werden dazu zwei unterschiedliche Rollen benötigt. Ich habe sie aus POM gedreht. Es sollten aber auch käufliche Rollen funktionieren oder solche aus einem alten Metallbaukasten oder von Fischertechnik...



    Zusammengebaut sieht das dann so aus:



    Zwei Halteklemmen für den Zugbalken (vorne links, die mit den beiden Schrauben), zwei einfache Umlenkungen (hinten links, für die Seilumlenkung links und rechts vom Schaumklotz) und zwei Klemmen, mit je zwei Rollen für die Umlenkung des Zugseils nach vorne und gleichzeitig über die Tischkante nach unten in Richtung Zugbalken, rechts im Bild.



    Der Zugbalken hat am Ende eine Loch, damit er sich auf der Schraube parallel zur Tischkante nach unten drehen kann. Das ist der Nullpunkt der Verhältnisrechnung von oben! Zur Befestigung der Zugschnüre habe ich einfache Klemmen aus POM geschnitten, die mit Schrauben geklemmt werden können und die Zugschnüre am Balken festklemmen.





    Vor dem Schnitt hänge ich das mit Gewichten beschwerte freie Ende des Zugbalkens an der freien Seite mit Hilfe des zweiten Lagerbockes und einer kleinen Schlinge auf. Dann kann ich in aller Ruhe, ohne Zugkraft auf den Seilen, den Schaum und den Heißdraht positionieren. Ist alles zu meiner Zufriedenheit, löse ich den Balken an der freien Seite und so kommt die Zugspannung auf den noch kalten Heißdraht. Dann wird der Trafo eingeschaltet und ab geht der Schnitt. Der Fanghaken am Ende der Schablonen hilft.

    Im Gegensatz zum CNC-Schnitt gibt es gravierende Unterschiede. Beim Schwerkraftschnitt berührt der Draht das Schneidgut. Der Schnitt wird dünner, fast ohne zusätzlichen Abbrand. Aber der Draht hängt auch mittig leicht nach, was zu minimalen Ungenauigkeiten des Profils führen kann. Dies kommt bei EPP stärker zum Tragen als bei Styropor oder Styrodur. Bei EPP kann es auch zu Schmelzfäden auf den Oberflächen der Schnittbereiche kommen. Diese werden später am besten mit einem anderen Stück EPP vorsichtig abgerubbelt.



    Ich beschwere das EPP-Schneidgut mit zwei Stahlplatten gegen Verrutschen. Ein leichteres Brett tut es in Verbindung mit einigen auf den Arbeitstisch geklebten Schmirgelpapierresten zur Reibungserhöhung aber auch.




    Die hier gezeigte Einrichtung ist äußerst flexibel, an fast jedem Holztisch montierbar und in Breite und Tiefe nur durch Tischfläche und Fallhöhe für den Zugarm beschränkt. Als Gewicht an meiner rund 120 cm langen Zugstange nehme ich beim EPP Schnitt ungefähr 1 kg Metallreste. Es ist sinnvoll, das Gewicht am Arm verschiebbar oder gegen kleinere oder größere Gewichte auswechselbar zu gestalten. Durch Styropor oder Styrodur gleitet der Draht leichter als durch EPP und benötigt nicht soviel Zugkraft. Als Zugdraht benutze ich Stahlvorfach aus dem Angelbedarf. Die Haken am Ende habe ich hitzefest isoliert, damit es über diese Drähte keinen Kurzschluss mit der Schneidspannung gibt.

    Damit der Schneiddraht auch richtig auf den Schablonen entlangläuft, hat es sich bewährt, den Schneidbogen unter den Tisch zu hängen. Das Gewicht des Bogens reicht aus, um den Drahtandruck nach unten auf die Schablone zu gewährleisten. Sollte der Draht dabei rechts und links auf der Tischplatte schaben, sollte man unbedingt ein paar Holzperlen oder Rollen mit auffädeln. Nichts darf den Draht während seiner Fahrt durch den Schaum bremsen oder behindern. Sonst ist die Oberfläche hin! Deshalb ist auch besonderes Augenmerk auf die Oberfläche der Schneidschablonen zu legen. Als Gleitbahn haben sich Schablonen aus Alublech mit fein geschliffener Gleitkante oder Presspanschablonen mit aufgeklebtem Lithoblech bewährt.

    Hat man die richtigen Einstellungen der Schneiddrahttemperatur für das Schneidgut gefunden, steht einem glatten Schnitt durch den Schaum nun nichts mehr im Weg.
    Kommentare 2 Kommentare
    1. Avatar von Wattsi
      Wattsi -
      Bei unterschiedlichen Kernbreiten hat das Material unterschidliche Widerstände gegen den Schneidedraht was unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten und damit Abbrand bewirkt. Das könnte auch Einfluss auf das Zurückhängen des Schneidedrahtes bei grosser Kernbreite haben.
      Würde derSchneidebügel nicht mehr nur durch sein Gewicht absinken sondern kontolliert durch eine Winde mit Motor z.B. aus einem (defekten) Servo (Anschläge+Poti entfernt) so könnte über die Spannung eine konstante und reproduzierbare Schnittgeschwindigkeit ohne Nachhängen des Drahtes erreicht werden. Dabei brennt sich der Draht fast berührungslos den Weg frei und wird nicht mehr durch das Material gebremst.
    1. Avatar von Kyrill
      Kyrill -
      Das ist wohl wahr! Käme dann an die Arbeitsweise des Digitalschnitts heran. Mit dem zusätzlichen Aufwand der Schneidrippenherstellung unter Berücksichtigung des Abbrandes.