Leitwerkskerne fräsen und Bau des ersten Höhenleitwerks
Leitwerkskerne fräsen und Bau des ersten Höhenleitwerks
Wir waren vor Weihnachten noch einmal fleißig und haben unser erstes Höhenleitwerk gebaut!
Davor mussten wir selbstverständlich Kerne fräsen, wobei wir in der Vergangenheit schon ein paar Erfahrungen sammeln konnten. Bei unserem „Bachelor“ haben wir die Leitwerke mit Styrodurkernen gebaut. Dazu wurde die Styrodurplatte auf der Fräse einseitig befräst, anschließend der Rohling in der Saugform (ebenfalls Styrodur) ausgerichtet und die zweite Seite gefräst. Diese Methode hatte einige Schwachstellen: das gelbe Styrodur, welches wir bisher verwendet haben, hat sehr stark zum ausfransen an der Endleiste tendiert. Zudem hat die Styrodur-Saugform beim Einsaugen nachgegeben und das Positionieren des einseitig befrästen Kerns in der Saugform erfolgte eher nach Augenmaß. Aus diesem Grund haben wir eine neue Saugform mit einigen Einlegern konstruiert, welche ich euch hier vorstellen möchte.
Die Oberseite der Saugform hat eine Tasche, in welche verschiedene Einleger eingelegt werden können.
Um die erste Kernseite zu fräsen wird ein GFK-Einleger eingelegt, welcher ein Durchbiegen des Rohlings beim Einsaugen in die Saugform verhindert. Die Rille am Rand des Einlegers dient dem Fräserauslauf. Der Kernrohling wird vorher mit einem Cutter auf Maß geschnitten und mit einem zweiten Einlegerahmen in der Saugform ausgerichtet. Der Einlegerahmen wird nach dem Einsaugen des Rohlings wieder entfernt.
Die Saugform mit GFK-Einleger und POM-Einlegerahmen zum Ausrichten des Rohlings:
So sieht der eingesaugte Rohling auf dem GFK-Einleger aus:
Nun wird wie gewohnt die erste Kernseite gefräst. Anschließend wird der Kern und der GFK-Einleger aus der Saugform entfernt, der Kern umgedreht und mit einem weiteren Einlegerahmen der Kern in der Saugform positioniert. Der Kern passt dabei fast saugend in den Einlegerahmen und lässt sich somit perfekt in der Saugform ausrichten.
Nachdem der Kern eingesaugt und der Einlegerahmen wieder entfernt wurde, wird die zweite Kernseite gefräst.
Unseren ersten Fräsversuch haben wir mit grünem Styrodur gemacht, danach folge der PMI-Schaum von unserem Sponsor GRM-Systems.
Die Kerne sind auf Anhieb ziemlich gut geworden, die Fräsriefen sind trotz 2mm Bahnabstand kaum sichtbar und sowohl Nasen- als auch Endleiste sind scharf geworden. Die Endleiste hat eine Restdicke von 0,4mm und ist knapp 2mm kürzer als das eigentliche Leitwerk. An dieser Stelle wird ein Roving eingelegt welcher die Endleiste abschließt, die Gewebeschichten verbindet und zusätzliche Steifigkeit bringt. Außerdem ist die Endleiste damit um einiges robuster für den Alltag (bei super leichten Leitwerken kann man den Roving weglassen und die Endleiste am Kern ein Stück länger lassen).
Hier noch ein paar Bilder von den fertigen Kernen (links Styrodur, rechts PMI-Schaum). Der Styrodurkern ist mit 1,70g ein bisschen schwerer als der PMI-Kern mit 1,60g. Die Fräsriefen schauen auf dem Foto deutlich schlimmer aus als sie in der Realität sind. Mit dem Finger sind die kaum zu spüren. Weitere Versuche mit Rohacell und verschiedenen Frässtrategien werden im neuen Jahr folgen.
Aktuell beträgt die Fräszeit ca. 25 Minuten pro Seite mit 1300 mm/min Vorschub, 15.000 U/min mit einem 8mm Schaftfräser. An dieser Stelle ist noch viel Optimierungspotential.
Da wir nun zwei brauchbare Kerne hatten, ging es als nächstes ans laminieren. Dazu haben wir bereits Kevlar (36 g/m^2) für das Scharnier auf einer POM-Platte mit Abreißgewebe vorlaminiert. Leider ließ sich das Kevlar nur schwer vom Abreißgewebe lösen, evtl. waren wir mit dem Harz etwas zu großzügig. Falls jemand Tipps zum Vorlaminieren von dünnem Kevlar-Gewebe hat, würden wir uns freuen wenn er diese mit uns teilt!
Das vorlaminierte Kevlar kann viel leichter zugeschnitten werden und verzieht sich vor allem nicht mehr, sodass man ein perfektes Scharnierband bekommt. Für die Zukunft ist geplant das Kevlar mit einem Laser zuzuschneiden um sich die manuelle Schneidarbeit zu sparen und ein paar Scharniere auf Lager zu haben.
So sah unser vorbereitetes Laminiermaterial aus (die Verstärkungspatches für die Bohrungen und das Ruderhorn fehlen auf dem Bild leider).
Wir haben uns entschlossen direkt mit 20 g/m^2 Carboweave zu bauen und das neue Material zu testen. Für den Holm haben wir pro Seite je einen 8mm Streifen 31 g/m^2 A-SPREAD Band verwendet. In die Endleiste kommt wie oben erwähnt ein 1K Roving (wird in Zukunft durch einen 6K Roving ersetzt). Um die Nasenleiste des Kerns legen wir einen Streifen 25 g/m^2 Glasfaser, welcher mit Transferklebeband (der Trick stammt von Jan Henning) aufgeklebt wird. Verstärkungspatches wurden aus Kohlefaser-Reststücken ausgeschnitten und im Bereich der Bohrungen für die Verschraubung sowie das Ruderhorn eingelegt. Als Laminierharz haben wir das LG285 von GRM-Systems mit zugehörigem Härzer LG285 verwendet. Pro Formseite wurde 1g Harz verwendet, das Glasgewebe an der Nasenleiste, sowie das Scharnierkevlar und der Roving wurden mit einem Schaumroller zusätzlich getränkt.
Hier noch zwei Bilder vor dem Schließen der Form und mit eingelegtem Kern:
Die Form wurde anschließend mit Schraubzwingen gepresst und bei 40°C in der Temperkammer ausgehärtet.
Nach 48 Stunden wurde das Leitwerk entformt:
Mit dem Gewicht von 5,20g nach dem groben Beranden sind wir für das erste Leitwerk sehr zufrieden. Die Oberfläche hat keine trockenen Stellen, lediglich die Endleiste ist etwas labil (aus diesem Grund in Zukunft ein 6K Roving anstatt 1K).
Das war es erstmal von unserer Seite, im neuen Jahr geht es dann fleißig weiter. Unser Ziel ein Höhenleitwerk bis Weihnachten zu bauen haben wir zum Glück noch erreicht.