opflettner
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wersy;4128319 Es bleibt wohl nur übrig schrieb:
3D gedruckten Flügel mit Carbon verstärken
- Ersteller wersy
- Erstellt am
opflettner
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Mann kann Kohlestäbe an geplanten Knickstellen mit Verbindungsstücken sehr gut in der gewünschten Winkelform verbinden.
ich stelle diese meist so her:
Zwei Stäbe mit dem geplanten Durchmesser des zu verbindenden Kohlerohrs in der abgewinkelten Form verbinden. Das kann z.B. durch Einsägen einer Rundstange und darauf folgendem Knick geschehen. Diese Uhrform gut ein wachsen. Anschließend mit getränkten Rovings gut umwickeln. Aushärten, Innenstäbe entfernen und ma hat eine passendes Verbindungsstück. Man kann aber auch ein passendes Kohlerohr nehmen, welches über das in den Flügel ein zu fügende passt, dieses dann durch einsägen an passender Stelle knicken und anschließend mit getränkten Kohlerovings umwickeln.
Du müsstest dann nur an der Stelle, an der der Verbinder sitzt, den Durchmesser des Innenrohrs bei Deinem Flügelmittelteil anpassen.
ich stelle diese meist so her:
Zwei Stäbe mit dem geplanten Durchmesser des zu verbindenden Kohlerohrs in der abgewinkelten Form verbinden. Das kann z.B. durch Einsägen einer Rundstange und darauf folgendem Knick geschehen. Diese Uhrform gut ein wachsen. Anschließend mit getränkten Rovings gut umwickeln. Aushärten, Innenstäbe entfernen und ma hat eine passendes Verbindungsstück. Man kann aber auch ein passendes Kohlerohr nehmen, welches über das in den Flügel ein zu fügende passt, dieses dann durch einsägen an passender Stelle knicken und anschließend mit getränkten Kohlerovings umwickeln.
Du müsstest dann nur an der Stelle, an der der Verbinder sitzt, den Durchmesser des Innenrohrs bei Deinem Flügelmittelteil anpassen.
wersy
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Ja, ich dachte, den Fall, dass es trotz Verleimung wieder zu einem Bruch kommt, wären Kohlerovings vielleicht eine Alternative.
Die von Dir vorgeschlagenen Winkel lassen sich nach dem Druck nicht mehr einbringen. Während des Druckens kann man nur sehr eingeschränkt Teile einsetzen. Die müssen dann bündig mit der Druckebene abschließen, andernfalls kollidieren sie mit der Druckdüse. Der transparente Flügel hat im vorderen Rohrholm sogar einen Doppelknick (direkt über dem Ende des Karbonrohres).
Deswegen dachte ich an Verstärkungen, die nachträglich von außen in eine Nut eingeharzt werden. Hier noch einmal das Bild:
Wenn jedoch das Harz schrumpft wird das wohl wenig Sinn machen.
Nein, die Tragflächenteile waren nicht zusätzlich mit Klebeband verbunden. Unter Umständen hätte das geholfen den Absturz zu verhindern. Sicher ist aber, dass das Modell im Grenzbereich seiner Stabilität war, und es war gut, dass das zutage kam. Wenn die Teile nicht “verbandelt” gewesen wären, kämen sie in Einzelteile herunter. Dann hätte man viel besser sehen können, was wo gebrochen ist.
Die von Dir vorgeschlagenen Winkel lassen sich nach dem Druck nicht mehr einbringen. Während des Druckens kann man nur sehr eingeschränkt Teile einsetzen. Die müssen dann bündig mit der Druckebene abschließen, andernfalls kollidieren sie mit der Druckdüse. Der transparente Flügel hat im vorderen Rohrholm sogar einen Doppelknick (direkt über dem Ende des Karbonrohres).
Deswegen dachte ich an Verstärkungen, die nachträglich von außen in eine Nut eingeharzt werden. Hier noch einmal das Bild:
Wenn jedoch das Harz schrumpft wird das wohl wenig Sinn machen.
Nein, die Tragflächenteile waren nicht zusätzlich mit Klebeband verbunden. Unter Umständen hätte das geholfen den Absturz zu verhindern. Sicher ist aber, dass das Modell im Grenzbereich seiner Stabilität war, und es war gut, dass das zutage kam. Wenn die Teile nicht “verbandelt” gewesen wären, kämen sie in Einzelteile herunter. Dann hätte man viel besser sehen können, was wo gebrochen ist.
Roter Baron II
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Hallo,
ich würde die einzeln gedruckten Teile zunächst mal miteinander Verkleben.
Wenn ich mir den Aufbau der Teile so anschaue denke ich , sollte der breite Spalt gefüllt mit Rovings ausreichen. Es sollte jedoch sichergestellt sein, daß das Druckmaterial mit dem Harz bindet. Eventuell auch den Spalt aufrauhen.
Die Rovings so sparsam es nur geht mit Harz benetzen. Ich denke 1 zu 1 sollte das Ziel sein.
Gruß Christian
ich würde die einzeln gedruckten Teile zunächst mal miteinander Verkleben.
Wenn ich mir den Aufbau der Teile so anschaue denke ich , sollte der breite Spalt gefüllt mit Rovings ausreichen. Es sollte jedoch sichergestellt sein, daß das Druckmaterial mit dem Harz bindet. Eventuell auch den Spalt aufrauhen.
Die Rovings so sparsam es nur geht mit Harz benetzen. Ich denke 1 zu 1 sollte das Ziel sein.
Gruß Christian
opflettner
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Dass die Rohrverbinder nach dem drucken nicht mehr eingebracht werden können ist schon klar.
Aber vielleicht verstehen wir uns auch miss. Um eine solche Konstruktion mit Carbonrohren als Verstärkung innerhalb des Flügels um zu setzen müsstest Du den Flügel neu zeichnen und in den Bereichen, in denen die Verbindungsmuffen platziert werden den Durchmesser der bereits vorhandenen Röhren im Flügel, in die die Carbonrohre eingebracht werden,entsprechend vergrößern. Dann sollte das doch gehen. beim Zusammenbau der Flächenteile werden dann die Carbonrohre eingeschoben und mit den Muffen verbunden. Eventuell kann man die Muffen auch drucken. Wenn man dann die Innenseite der Muffen etwas anrauht, sollten die mit Sekundenkleber auch sich gut mit den Carbonrohren verbinden lassen.
Eine Alternative wäre eben noch, oben und unten flache Carbonprofile ein zu bringen, die Du dann mit einem Kontaktkleber mit dem Flügel verkleben kannst. Aber das hast Du ja bereits vorher ausgeschlossen aus drucktechnischen Gründen.
Aber vielleicht verstehen wir uns auch miss. Um eine solche Konstruktion mit Carbonrohren als Verstärkung innerhalb des Flügels um zu setzen müsstest Du den Flügel neu zeichnen und in den Bereichen, in denen die Verbindungsmuffen platziert werden den Durchmesser der bereits vorhandenen Röhren im Flügel, in die die Carbonrohre eingebracht werden,entsprechend vergrößern. Dann sollte das doch gehen. beim Zusammenbau der Flächenteile werden dann die Carbonrohre eingeschoben und mit den Muffen verbunden. Eventuell kann man die Muffen auch drucken. Wenn man dann die Innenseite der Muffen etwas anrauht, sollten die mit Sekundenkleber auch sich gut mit den Carbonrohren verbinden lassen.
Eine Alternative wäre eben noch, oben und unten flache Carbonprofile ein zu bringen, die Du dann mit einem Kontaktkleber mit dem Flügel verkleben kannst. Aber das hast Du ja bereits vorher ausgeschlossen aus drucktechnischen Gründen.
wersy
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Danke für Deine Denkanstöße.
Diese Muffen ließen sich nur an Stoßstellen einsetzen. Das würde bedeuten, dass der Flügel an weitern Stellen geteilt werden muss, die aber eine unnötige Stückelung ergibt.
Wollte man diese Muffen gleich mitdrucken, kann man nicht mehr “einspurig” drucken. Die Konstruktion ist so konzipiert, dass der Druckkopf nur der Außenkontur folgen muss. Dadurch kann man das Teil als Vollkörper zeichnen. Die Stege entstehen, durch 0,1 mm dicke Schlitze, die an der Unterseite des Flügels offen sind. Zur Oberseite haben sie einen Abstand von 0,9 mm. An diesen Stellen verschweißt sich die obere Bahn mit der inneren Bahn von 0,5 mm Dicke mit einer Überlappung von 0,1 mm.
Dieses Prinzip der durchgehenden Druckbahnen kann jede Slicer Software problemlos errechnen.
Wollte man dickere Muffen mitdrucken, muss die komplette Innenstruktur und die Außenhülle im 3D Modell gezeichnet werden. Das ist nicht nur ein großer Aufwand, das kann auch kaum eine Software fehlerfrei interpretieren. Außerdem führt das zu ständigen Leerfahrten, die die Druckzeit verdoppeln und nicht jeder Drucker sauber drucken kann.
Nein, wie schon erwähnte, drucktechnisch ist es kein Problem, Aussparungen mitzudrucken (s. nochmal Grafik) in die man Kohleprofile bündig einsetzt. Aber sie müssen den Rohrholmen folgen, um dort die Kräfte einzuleiten. Nur lassen sich ja Kohleprofile nicht knicken.
Diese Muffen ließen sich nur an Stoßstellen einsetzen. Das würde bedeuten, dass der Flügel an weitern Stellen geteilt werden muss, die aber eine unnötige Stückelung ergibt.
Wollte man diese Muffen gleich mitdrucken, kann man nicht mehr “einspurig” drucken. Die Konstruktion ist so konzipiert, dass der Druckkopf nur der Außenkontur folgen muss. Dadurch kann man das Teil als Vollkörper zeichnen. Die Stege entstehen, durch 0,1 mm dicke Schlitze, die an der Unterseite des Flügels offen sind. Zur Oberseite haben sie einen Abstand von 0,9 mm. An diesen Stellen verschweißt sich die obere Bahn mit der inneren Bahn von 0,5 mm Dicke mit einer Überlappung von 0,1 mm.
Dieses Prinzip der durchgehenden Druckbahnen kann jede Slicer Software problemlos errechnen.
Wollte man dickere Muffen mitdrucken, muss die komplette Innenstruktur und die Außenhülle im 3D Modell gezeichnet werden. Das ist nicht nur ein großer Aufwand, das kann auch kaum eine Software fehlerfrei interpretieren. Außerdem führt das zu ständigen Leerfahrten, die die Druckzeit verdoppeln und nicht jeder Drucker sauber drucken kann.
Nein, wie schon erwähnte, drucktechnisch ist es kein Problem, Aussparungen mitzudrucken (s. nochmal Grafik) in die man Kohleprofile bündig einsetzt. Aber sie müssen den Rohrholmen folgen, um dort die Kräfte einzuleiten. Nur lassen sich ja Kohleprofile nicht knicken.
opflettner
User
ok, Michael, so langsam erschließen sich mir die Einschränkungen, die das Drucken für Dich und Deine Konstruktion mit bringen.
Normalerweise folgt ein Flügelbau eben den Stabilitätskriterien aus der Kombination von Rippen und Holm, die in ihrer Kombination die nötige Steifigkeit produzieren.
DU verzichtest weitgehendst auf die Rippen und versuchst das dann durch mehrere Holme und eine stabilere Außenhaut zu kompensieren.
Das funktioniert leider auch nur begrenzt, wie Dir jeder halbwegs fähige Statiker nachweisen kann. Und dann noch das "Verbindungsproblem" Ok. Eventuell reicht es aus, die Teile ordentlich zu verkleben und / oder mit Tesafilm die Flächensegmente zu sichern. das käme dann auf einen weiteren Testflug an.
Deine vorherige Konstruktion weist ja ein versetztes Rippenfeld auf.
Man muss sich eben gewahr werden, dass die Belastung des Flügels immer Flächenmäßig auf taucht. verändert sich die Flächenform ungewollt, etwa durch Temperatureinflüsse, oder durch fehlende Stabilität , dann kann es zu lokalen Ereignissen durch das Zusammentreffen unterschiedlicher Strömungsverhältnisse in der Fläche kommen. Man muss sich das ungefähr wie das Zusammentreffen von Hoch und Tiefdruckgebieten in der Atmosphäre vorstellen, da entsteht auch meist eine heftige Strömung ( Sturm)
Was nun bei Deinem Flügel in der Luft tatsächlich passiert ist, lässt sich nur erahnen. In wie weit ist denn das verwendete Material thermisch verformbar? Meine Frage zielt auf die Außenhaut, die bei Deiner Konstruktion ja eine wesentliche Form stabilisierende Aufgabe übernimmt im Zusammenspiel mit den Holmen unter weitgehendem Verzicht von Rippen.
Normalerweise folgt ein Flügelbau eben den Stabilitätskriterien aus der Kombination von Rippen und Holm, die in ihrer Kombination die nötige Steifigkeit produzieren.
DU verzichtest weitgehendst auf die Rippen und versuchst das dann durch mehrere Holme und eine stabilere Außenhaut zu kompensieren.
Das funktioniert leider auch nur begrenzt, wie Dir jeder halbwegs fähige Statiker nachweisen kann. Und dann noch das "Verbindungsproblem" Ok. Eventuell reicht es aus, die Teile ordentlich zu verkleben und / oder mit Tesafilm die Flächensegmente zu sichern. das käme dann auf einen weiteren Testflug an.
Deine vorherige Konstruktion weist ja ein versetztes Rippenfeld auf.
Man muss sich eben gewahr werden, dass die Belastung des Flügels immer Flächenmäßig auf taucht. verändert sich die Flächenform ungewollt, etwa durch Temperatureinflüsse, oder durch fehlende Stabilität , dann kann es zu lokalen Ereignissen durch das Zusammentreffen unterschiedlicher Strömungsverhältnisse in der Fläche kommen. Man muss sich das ungefähr wie das Zusammentreffen von Hoch und Tiefdruckgebieten in der Atmosphäre vorstellen, da entsteht auch meist eine heftige Strömung ( Sturm)
Was nun bei Deinem Flügel in der Luft tatsächlich passiert ist, lässt sich nur erahnen. In wie weit ist denn das verwendete Material thermisch verformbar? Meine Frage zielt auf die Außenhaut, die bei Deiner Konstruktion ja eine wesentliche Form stabilisierende Aufgabe übernimmt im Zusammenspiel mit den Holmen unter weitgehendem Verzicht von Rippen.
wersy
User
Danke Christian,
leider verlaufen die Rillen, die vom Drucken entstehen, von innen nach außen. Aber um die Einlage besser verankern zu können, kann ich, zusätzlich zum Aufrauhen, die Nut nach außen hin etwas verengen.
wersy
User
Hallo Ottopeter,
das Bindfaden-Prinzip hat bisher sehr gut funktioniert. Allerdings war das vorherige Modell kleiner.
Anhang anzeigen 1648411
Hier sieht man gut die Bindfäden an den Flügelenden:
Anhang anzeigen 1648421
Der ist inzwischen etliche Male so geflogen worden – und nicht gerade zimperlich..
https://www.youtube.com/watch?v=0kYWvvdJrfI
Bei einer Spannweite von 104 cm und einem Gewicht von 540 g ist die Tragfläche aber auch nur halb so groß und das Gesamtgewicht weniger als halb so schwer.
Das müsste bedeuten, dass die große Tragfläche mindestens doppelt so hoch belastet wird. Da bewegen sich die Teile auch viel kräftiger gegeneinander. Die Verwindung von 4,5° wird zudem ordentlich zur Torsion beitragen. Die Verwindung beim kleinen Modell ist sogar 5,5°.
Das verwendete Material PLA ist nicht sehr temperaturbeständig. Bei 60° kann man es beliebig “umformen”
Bei Sonnenschein darf man die Sachen nicht unbekümmert im Auto lassen.Die schwarze Finne, die keine Holme oder Rippen hat, bekam schon nach fünf Minuten Sonnenbestrahlung Dellen. Aber wie man im Video sehen kann, hat es nichts ausgemacht.
Sie hat aber wenig Einfluss, wir haben es auch schon ohne Finne fliegen lassen.
Auf jeden Fall drucke ich keine Finnen mehr in schwarz...
Irgendwie scheint mir, dass das Verfahren hier ungebührlich Einfluss nimmt auf die Konstruktionsentscheidungen. Sollte der grosse Vorteil des 3D Drucks nicht sein, dass man frei wird in der Wahl und Fertigung der Formen?
Man kann das natürlich machen aus Spass an der Freud. Dann muss man aber auch die Grenzen des Machbaren akzeptieren.
Man kann das natürlich machen aus Spass an der Freud. Dann muss man aber auch die Grenzen des Machbaren akzeptieren.
opflettner
User
Das ist leider bei allen neuen Fertigungsmethoden so, dass man erst im Umgang damit merkt, was wirklich machbar ist.
Zur Belastung:
Die mechanische Belastung (Gewicht / Fläche) ist das eine, das andere ist die Aerodynamische Belastung, die potenziert sich im allgemeinen im Quadrat. nach der Thermischen Formbarkeit habe ich gefragt, weil ja die Luft, die über den Flügel streicht, auch schon eine Erwärmung bezw. Ausdehnung mit sich bringen kann. Man denke nur an die Concord, die sich trotz der Kälte in der Höhe in der sie flog, doch ganz erheblich in der Länge gestreckt hat, was übrigens ordentliches Kopfzerbrechen bei den Konstrukteuren verursacht hat.
Bei diesem gedruckten Flügel übernimmt die Außenhaut einen erheblichen Teil der nicht vorhandenen Rippen in der Stabilisierung. Wenn das Material an der Oberfläche nun nur geringfügig weicher wird, dann kann sich schon die ganze Flächengeometrie ändern und wenn dann noch die Teile nicht verklebt sind, dann ist es eher ein Wunder, dass der Flieger so lange gehalten hat.
Ich will damit nur aufzeigen, dass ein Flugzeug zu konstruieren, ob Modell oder Manntragend nicht so einfach ist.
Aber so wie es nun mal ist. bleibt ja erst mal nichts anderes als die Flügel mit was auch immer zu verkleben und unten in die gedruckten Aussparungen mit Rovings einen Stabilisierungs Stab ein zu harzen. Dann wieder im Flug testen.
Eventuell reicht es, wenn man den Stabilisierungsstab nur einklemmt und die Flächen mit Tesafilm verbindet, dann erhält man sich wenigstens die Demontierbarkeit. Wir machen das ja bei Segelfliegermodellen auch so, da hilft ein Klebestreifen an der richtigen Stelle oft sehr viel.
Hannes Kolks
User
Da wüsste ich gern mehr drüber bei den im Modellflug üblichen Größen und Geschwindigkeiten Hast du da belastbare Informationen?
LG
Hannes
opflettner
User
Das ist u.A. auch Abhängig vom Flächenprofil, von der Oberfläche, der Fluggeschwindigkeit, Anstellwinkel, all das beeinflusst ja die Strömungsgeschwindigkeit auf der Oberfläche des Tragflügels und damit auch die Erwärmung des Materials. Für das material, was da beim drucken verwendet wurde, habe ich leider keinerlei Informationen, sondern kann lediglich darauf hinweisen, dass viele Faktoren bestimmend bei der Stabilität eines Flügels im Flug sind.
Ganz ehrlich muss ich sagen, dass ich alleine von der Statik dieser Konstruktion mit ausschließlich längs verlaufenden Stützholmen in Bezug auf die Verwindungssteifigkeit nicht wirklich über den Weg traue. Je länger der Flügel in dieser Konstruktion wird, je instabiler wird er. Wenn dann noch die stabilisierende Außenhaut thermisch nicht wirklich stabil ist, dann haben wir schon einige Fehlerquellen, über die man nachdenken sollte.
Ganz ehrlich muss ich sagen, dass ich alleine von der Statik dieser Konstruktion mit ausschließlich längs verlaufenden Stützholmen in Bezug auf die Verwindungssteifigkeit nicht wirklich über den Weg traue. Je länger der Flügel in dieser Konstruktion wird, je instabiler wird er. Wenn dann noch die stabilisierende Außenhaut thermisch nicht wirklich stabil ist, dann haben wir schon einige Fehlerquellen, über die man nachdenken sollte.
UweH
User
Hallo Michael, in Nuten aus gedrucktem Kunststoff habe ich noch keine Rovings einlaminiert, aber in Nuten aus Holz schon öfter.
Der 3,5 m- Flügel hier fliegt zwar noch nicht, aber andere nach der gleichen Methode schon: http://www.rc-network.de/forum/show...e-Baubericht?p=3241754&viewfull=1#post3241754
So was in einen einfachen und relativ kleinen gedruckten E-Nurflügel einzulaminieren ist wenig Arbeit weil man mit 2-4 Rovings je Gurt auskommt. Üblicher Rechenwert für den Nutquerschnitt je getränktem 24k-Roving ist 1,7 - 1,9 mm².
Ein liegender Rechteckquerschnitt für die Holmnut ist dabei dem stehenden zu bevorzugen.
Wenn der Querschnitt der Nut beim Druck zum späteren Laminatquerschnitt passt kann man die Rovings beim aushärten mit einer dünnen aber steifen Folie abdecken und hat nach dem abziehen eine glatte Oberflächenkontur ohne Nacharbeit.
Gruß,
Uwe.
Sorry, nein, da versteigst Du Dich. Ein Modellflugzeug wird sich nie aerodynamisch signifikant (auch nur um Zehntelgrad) erwärmen, solange Du nicht wie die DS-ler in den Bereich der kompressiblen Strömung kommst. Die Erwärmung im Überschallflug kommt zum grössten Teil nicht von der Reibung, sondern von der adiabatischen Kompression. Sonnenbestrahlung ist da ein anderes Thema, und kann, wie Michael ja schon geschrieben hat, ein (bei PLA) wesentlicher Einfluss sein.
wersy
User
Hallo Uwe,
wenn ich sehe, wie umfangreich und detailliert Du die Rovings eingesetzt hast, kann ich nur staunen. Bei soviel Aufwand bekomme ich einen Eindruck, wie hoch die Anforderungen für eine stabile Tragfläche sein müssen. Eine Tragfläche stabil und trotzdem so leicht hinzubekommen ist sicher in langjähriger Erfahrung entstanden.
Filigrane Holzbauweise begeistert mich immer wieder, nur leider habe ich nicht die Geduld zu solch langwieriger Arbeit. Auf den Modellbau bin ich - nach Jahrzehnten - nur durch das 3D Drucken wieder gestoßen.
Gedruckte Flieger werden nie das Niveau der konventionell gebauten Modelle erreichen. Sie könnten aber durchaus als Testmodell dienen, um grundsätzliche aerodynamische Flugeigenschaften zu testen. Die fielen so gut aus, das Florian Rösch (der die Auslegung gemacht hat) das Modell in Holzbauweise nachbauen will.
Ich muss mir noch einiges einfallen lassen, um mit geringstem Aufwand an Fremdmaterial die Stabilität zu erhöhen.
Helmut, der auch schon meinen Motorsegler nachgedruckt hat, hat sich jetzt entschlossen auch den Gepfeilten zu drucken. Er hat jahrzehntelange Erfahrung im konventionellen Modellbau und will versuchen, die Stabilität zu erhöhen – notfalls mit Auftrennen der der Teile und Einsetzen von Verstärkungen.
Sollten alle Maßnahmen mit vertretbarem Aufwand nicht ausreichen, muss ich bei gepfeilten Fügeln wieder eine Nummer kleiner bauen...
Da muss ich aber energisch widersprechen.
Ich bin jetzt schon über 40 Jahre Modellflieger, und der Erbauer des gelb-grünen gedrucketen Nurflüglers.
Bedenke, wenn man aus fernen Galaxien zurückkehrt und in die Erdatmosphäre eintritt, dann kann so ein Fliegerchen schonmal abbraten.
Genauso, wenn man mit den Fingern schnell über die Tragfläche rubbelt, dann kann man sich auch mal die Finger verbrennen.
Ansonsten wird es einem, bei einem rasanten Flug, höchstens auf der Stirn heiss.
Eine schöne Woche und Holm und Rippenbruch
Helmut