Rumpf aus Faserverbund quick_n_dirty

Hallo,

nicht immer lohnt es sich für einen Flugmodellrumpf aus Fasern eine Negativ-Produktionsform zu erstellen.
Der Kosten- und Zeitaufwand bis zum gebrauchsfertigen Werkzeug ist immer ganz beachtlich.

Will man nur ein Einzelstück oder ganz geringe Stückzahlen bauen ist die jetzt dargestellte Bauweise eine Alternative.
Auch für proof_of_concept Teile gut geeignet weil schnell und preiswert.
Vom Zeitaufwand ist die Fräsvariante gegenüber 3D gedruckten Formen wesentlich schneller.

Am Anfang aller Rümpfe ist ein 3D CAD Modell
Negativ4a.jpg



Es wird nur eine Hälfte der Negativform modelliert, die andere gespiegelte Formenhälfte wird dann zum Fräsen in Estlcam erzeugt.
Gefräst wurde mit 6mm Zweischneider, Zustellung 6mm mit 7500 mm/min.
Schruppen mit Übermaß 80%, Schlichten mit 0,2mm seitlicher Zustellung.
Fräszeit für beide Formhälften ziemlich genau 60 Minuten inklusive Bohrungen und Aussenkontur.
Material ist Styrodur mit 35 kg/m³.

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Nach dem Fräsen nur Entstauben und mit unverdünntem EP Harz streichen. Keinerlei Nachbearbeitung mit Schleifpapier, das ist unnötig und würde nur die Oberfläche verschlechtern.
Ist das Harz ausgehärtet fühlt sich die Oberfläche an wie Schleifpapier Körnung 80.
Macht nix...

Dann die Formflächen mit reichlich Bohnerwachs benetzen und mit dem Finger vorsichtig verteilen. Überschuss dann mit einem Baumwolllappen aufnehmen und aushärten lassen.

Ein Stück Flexiwonder aufblasen und die richtige Länge für das Formstück ermitteln.
Ist der Schlauch zu lang versucht er sich in Längsrichtung zu weit auszudehnen; so ist es beabsichtigt in der ursprünglichen Anwendung als Wasserschlauch.
Wollen wir aber hier nicht da er uns das Gewebe verschieben würde bevor er seinen Umfang an der Formenoberfläche erreicht hat.
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Eine Lanze wird nicht verwendet. Auf der Einfüllseite ist ein Drehteil mit Gewinde für einen 6mm Schlauchanschluss.
Die Abdichtung erfolgt mit mehrfach umliegender und verknoteter Kunststoffschnur.
Am anderen Ende wird ebenso eine Kunststoffschnur dicht zusammengeknotet.
Das geht ganz einfach indem man den Knoten positioniert und dann an beiden Seiten die Schnurenden mit Kombizange o.ä. kräftig zusammenzieht; richtig ausgeführt wird das anbsolut dicht ohne einen Knoten in den Schlauch selbst zu machen. Ein Knoten im Schlauch schwächt diesen nicht unerheblich.
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Die Formenoberflächen gut mit thixotropiertem Harz einpinseln und dann wie gewohnt die Gewebelagen aufbauen.
Die letzte Lage ebenso wie bei herkömmlichen Bau in Negativform an der Längstrennung überlappen.
Vor dem Schließen die Überlappungen über den Schlauch klappen und die Form schließen.
Zentrieren der Formhälften mit 6mm Passbolzen in den gefrästen Passbohrungen.

Sorry keine Bilder weil mit Harzpfoten packe ich keine Kamera an.

Form schließen, auf die Helling spannen, Schlauch spannen und langsam Druck erhöhen bis 2,0 bar und härten lassen.
Interessanterweise hält das Styrodur den Druck aus ohne plastische Verformung.
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Auspacken
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Durch das Bohnerwachs sind nur minimale Anhaftungen vom Styrodur am Formteil
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Natürlich ist die Bauteiloberfläche nicht vergleichbar mit in "richtigen" Formen gebauten Teilen.
Aber es soll ja auch schnell und einfach gehen.
Eine rabiate Behandlung mit Permagrit "coarse" ergibt in weniger als 10 Minuten eine halbwegs ansehnliche Oberfläche ohne Spachtelauftrag
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Der so gebaute Rumpf wiegt aktuell 105 Gramm und ist bocksteif.
Die äussere Lage wurde bewusst zum Anschleifen gewählt damit man mit möglichst wenig Spachtel / Füller eine gute Oberfläche erzielen kann.

Jetzt fehlt noch die Kabinenhaube, damit gehts im nächsten Teil weiter.

Gruß
Mike
 
Weiter gehts.....

Nach Herausschneiden der Haube musste ich feststellen dass sich der Flexiwonder fast untrennbar mit dem Laminat verbunden hat.
Den Silikonschlauch hatte ich vor dem Laminieren auch mit Bohnerwachs behandelt.
Dass der Schlauch sich nicht vom Laminat löst ist schon ganz sonderbar und hatte ich so auch noch nicht.
Das ist der dritte Rumpf den ich so gebaut habe wie hier beschrieben sowie einige Energija Rümpfe, nie hatte ich ansatzweise solche Probleme?

Hat jemand einen Tipp was da los ist?

Ok, jetzt kommt der Haubenausschnitt:
Die Haube wird aus dem Rumpf herausgeschnitten und als solche auch verwendet
die Haube braucht eine Auflagefläche innen (Spiegel) auf dem sie dann aufliegt (logisch, oder?)

Die Schnittlinie der Haube wird mit Filzstift auf dem Rumpf markiert.
Dazu wurde eine symmetrische Papierschablone zugeschnitten.
Dann Frischhaltefolie stramm und großzügig um den Rumpf wickeln und 2 Lagen Glas 163 gr/m² im Bereich der markierten Linie aufbauen.
Zum Schluß eine Lage Abreissgewebe, diese hält das Gewebe besser auf dem Positiv und ist dann auch die Klebefläche.

Schwer zu beschreiben mit Worten, vielleicht erklären die Bilder besser die Vorgehensweise.

Hier sieht man das fertige Laminat des Haubenspiegels, noch nicht ausgeformt auf der Frischhaltefolie, Abreissgewebe ist schon entfernt
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Haubenspiegel ausgeformt, Zuschnitt der unteren Linie. Die Linie weiter innen sollte beim Kleben mit dem Haubenausschnitt deckungsgleich sein
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Das Bauteil im Bild oben ist die ausgeschnittenen Haube welche weiterverwendet wird.
Darunter der Spiegel vom vorherigen Bild
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Nicht wundern warum die Schnittlinien so ausgefressen sind. Das geht kaum besser mit einer kleinen Diamanttrennscheibe, wird aber zum Schluss richtig schick.

Jetzt werden in den Spiegel zwei Mutter M6 eingeklebt
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Und der Spiegel ist eingeklebt in den Rumpf mit eingedicktem Harz.
Mit den Gewindestangen wird der Spiegel positioniert im Rumpf
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Nach Aushärten wird dann der Spiegel ausgeschnitten und die Haube eingepasst.
Im nächsten Teil....

Gruß
Mike
 
Jetzt erstmal eine kurze Projektbeschreibung, hatte mir gedacht das zu anfangs wird bestimmt langweilig.....

Das Projekt ist ein rucksacktauglicher 4-Klappenflieger mit E-Thermik und V-Leitwerk mit einem Packmaß von 66cm komplett in Fasern gebaut.
Spannweite ca. 2000mm, dreiteilige Tragfläche, Abfluggewicht geplant mit 2S18650 um 1000 Gramm.
Flächen und V-Leitwerk sind in Positivbauweise hergestellt, d.h. Positivkerne thermisch geschnitten und dann auf Mylar laminiert und im Vakuum gepresst.

Das Besondere an dem Projekt ist der geteilte Rumpf um das geforderte Packmaß zu erreichen.
Als Leitwerksträger wird ein handelsübliches konisches Kohlefaserrohr verwendet. Die Leitwerksservos werden in den V-Leitwerkshälften eingebaut und werden per Stecker mit den Leitungen im Leitwerksträger verbunden.
Zwischen Leitwerksträger und Rumpf vorne ist dann wieder eine Steckverbindung zum Empfänger.

In den Leitwerksträger ist innen am großen Durchmesser ein Formteil eingeklebt welches ca. 80mm nach vorne geht. Die Kontur der Steckung geht von kreisrund mit größtem Innendurchmesser des Kohlerohres auf einen ellipsoiden Querschnitt der gerade so groß ist dass ein Multiplexstecker eingeklebt werden kann.
Diese Adapterstück wurde auch in einer Negativform quick_n_dirty laminiert mit Flexiwonder, hier wurde allerdings CFK UD verwendet aufgrund der hohen erwarteten Kräfte in dem Bauteil.
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Der Spant mit der MPX Buchse wird im Rumpf eingeklebt. Rechts der Leitwerksträger mit eingeklebter Steckung, darunter die Tasche zur Steckung
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Rumpfseitig wird die laminierte Tasche zur Aufnahme des Kohlerohres eingeklebt.
Der kleine Stützspant aus Sperrholz an der Tasche leitet die Kräfte vom Rumpfrohr in die Rumpfschale, so wird die elektrische Steckverbindung nicht belastet.
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Zur Tragflächenbefestigung mit zwei Stück Nylonschrauben M5 werden in den Rumpf Krafteinleitungen aus 3mm Flugzeugsperrholz mit verpressten Alu-Blindnietmuttern eingeklebt und überlaminiert. Die vordere Krafteinleitung in Holmnähe des Tragflügels wird aufgrund der höheren Kräfte mit einer U-Scheibe verpresst; hinten sind die Kräfte ungleich kleiner somit keine Scheibe notwendig
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Jetzt folgt eine etwas trickreiche Harz- und Klebeaktion.
Da die Steckung sehr genau passen muss werden erst die Spanten mit CA fixiert und dann alle Klebungen (Steckungstasche, Sperrholzteile mit Alumuttern) mit Baumwolle Harzgemisch mit dem Rumpf verklebt.
Über die Sperrholzteile werden noch im Bereich der Flächenauflage 2 Lagen Glas 105gr/m² laminiert und mit Abreissgewebe abgedeckt.
Dieses Laminat ist für die Krafteinleitung der Verschraubungen des Tragflächenmittelstückes erforderlich.

Die Haube wurde sorgfältig mit Wachs und PVA eingetrennt und mit eingedicktem Harz eingesetzt, so ergibt sich nach Verschleifen ein kaum noch sichtbarer Haubenspalt
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Nach Härten der ganzen Harzorgie wird der Rumpf dann geschliffen. Spannend war den Leitwerksträger vom Rumpfvorderteil zu trennen, ging aber gut mit etwas Krafteinwirkung. Alles ist ganz geblieben und der Leitwerksträger lässt sich mit der Steckverbindung absolut spielfrei zusammenstecken. Die Sicherung erfolgt später durch die hintere Schraube der Tragflächenbefestigung.
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Soweit der Rohbau des Rumpfes mit bereits eingeklebtem Motorspant.
Nächster Schritt: Finish.....

Gruß
Mike
 
Hallo Mike,
[...] hatte mir gedacht das zu anfangs wird bestimmt langweilig.....
Denk Du nur. Aber erzähl trotzdem weiter! ;-)

Der kleine Stützspant aus Sperrholz an der Tasche leitet die Kräfte vom Rumpfrohr in die Rumpfschale, so wird die elektrische Steckverbindung nicht belastet.
Sehr schön. Aber was spräche gegen Einkleben mit großzügig Silikon? Dann wär' auch mal ein Zehntel Weg da, um die Spannungspitze zu nehmen. Oder hab' ich was funktionelles übersehen?

servus,
Patrick
 
Hi Patrick,

großzügig Silikon kann man machen, besser wäre wenn schon elastisch einen SMP Kleber (z.B. Sika 252) zu verwenden.
Silikon ist eher zum Abdichten geeignet und weniger für strukturelle Klebungen.

Elastische Klebungen werden vorrangig angewandt wenn unterschiedliche Wärmeausdehnungen der Fügepartner vorhanden sind und man Spannungsspitzen in der Klebung reduzieren möchte. Typischer Anwendungsfall wäre z.B. das Kleben von GfK Hochdächern auf eine Blechkarosserie.
Nachteil dabei sind die niedrigen zulässigen Spannungen in der Klebefuge und Mindestdicken der Klebeschicht.

Da wir hier keine dynamisch belastete Klebung und keine unterschiedlichen Materialien haben haben denke ich geht das ganz gut mit Epoxid, vor allem wenn man bedenkt dass die zulässige Klebespannung ca. Faktor 5 höher ist wie bei SMP Klebern.

Gruß
Mike
 
Meine Lieblingsarbeiten, Finish....

Mipa 2K HS Acrylfüller 4+1 mit Pinsel aufgetragen
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Trocken geschliffen mit K150 und K240. Lediglich im vorderen Bereich nach Kleben des Motorspantes ist eine etwas dickere Schicht Füller nach dem Schleifen verblieben.
Gut zu erkennen die Passung der Haube.
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Haubenbefestigung
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Der Rumpf mit Haube ohne Decklack wiegt jetzt genau 150 Gramm. Davon sind ca. 30 Gramm der eingeklebten Tasche für den steckbaren Leitwerksträger und der Elektrik geschuldet.
In einer "richtigen" Negativform gebaut sicherlich einige Gramm leichter.
Dafür ist dieser mit überschaubarem Aufwand entstanden und viel zu stabil geworden.

Gruß
Mike
 
Fertig... 😀

Direkt auf den geschliffenen Füller 1K Decklack aufgetragen.

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Kompletter Flieger mit Packmaß 66cm
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Sieht fast so aus wie selbst gekauft, oder?

Das Ziel wurde knapp verfehlt. Geplant war eine Abflugmasse von 1000 Gramm, geworden sind es exakt 990 Gramm. Ohne Blei in der Nase trotz der aufwändigen Rumpfteilung und den Servos im Leitwerk!

Projekt "wir bauen schnell mal einen Rumpf aus Faserverbund" ist somit abgeschlossen.

Sowas nochmal machen?
Na klar, für quick_n_dirty hat das ja ganz gut geklappt. Und ist ja schon der dritte Rumpf der so entstanden ist. Und wie immer wird jedes Bauteil besser, ist halt eine klassische Lernkurve.
War zwar auch recht viel Zeitaufwand, aber das wird dadurch aufgewogen dass die Negativform fast nichts gekostet hat und auch minimaler Aufwand war.
Wer schon mal "richtige" Negativformen selbst hergestellt hat kann denke ich ganz gut nachvollziehen was ich meine.

Und so schlimm war die Schleiferei dann nicht wenn man beherzt anfängt und sich nicht mit zu feiner Körnung verspielt.
Der 2K Füller ist Gold wert wenn es darum geht schnell eine akzeptable Oberfläche herzustellen, dann ist auch eine Endlackierung mit Sprühdose kein Hexenwerk und bringt ansehnliche Ergebnisse.

Vielleicht motiviert dieser Beitrag den einen oder anderen auch mal alternative Wege zu probieren und vor allem selbst zu bauen.
Würde mich freuen.....

Gruß
Mike
 
Danke für die vielen "likes", hätte nicht gedacht dass dieses Thema auf solches Interesse stösst.

wäre toll wenn du den cad cam weg mal zeigen könntest.

Das ist eine Herausforderung!
Auf die Schnelle geht das nicht, dafür ist der Prozess viel zu komplex. Ich habe auch lange gebraucht bis das halbwegs zeitoptimal geklappt hat obwohl ich beruflich viel mit 3D Konstruktion zu tun habe.
Es ist vom Anspruch gesehen ein gewaltiger Unterschied ob man Maschinenbau Klötzchenschieben betreibt oder Freiformflächen bearbeitet.

Ich bitte um Verständis dass ich die Sache hier nicht vertiefen werde, das wäre ein Thema für eine Schulung mit vielen Unterrichtseinheiten und würde diesen Rahmen sprengen.
Daher versuche ich grob einen möglichen Weg aufzuzeigen, dieser ist jedoch nicht allgemeingültig. Viele Wege führen nach Rom........

Angefangen wurde mit Skizzen der Querschnitte auf verschiedenen Ebenen in Flugrichtung; der Einfachheit halber wurde mit symmetrischen Ellipsen gearbeitet.
Mehr Sinn würden Hühnereikonturen nach Hügelschäffer machen, dieses Projekt sollte in einem zeitlich überschaubaren Rahmen bleiben da das Handwerkliche auch ein Zeitfresser ist.
Faser1.jpg



Die Skizzen auf den verschiedenen Ebenen in Flugrichtung werden dann angewählt um eine Erhebung zu erstellen.
Dazu sieht man hier die Führungs- und Leitlinien bei ausgeblendeter Oberfläche
Faser2.jpg



Mit der sichtbaren Oberfläche sieht es dann so aus, hier wurde bereits die Tragflächenauflage aus der boolschen Schnittmenge aus Rumpf und Tragflächendummie gebildet. Der Rumpf ist jetzt als Solid modelliert, also kein Hohlkörper da wir nur die Aussengeometrie brauchen.
Faser3.jpg



Das wäre dann bereits die fertige Geometrie. Nase (Spinner) wurde als Rotation erstellt ebenso der Bürzel als Ausdehnungsraum für den Ballon.
Der Bürzel ist nur eine Bauhilfe und wird anschließend abgeschnitten.

Jetzt wird ein Formklotz modelliert welcher bereits reale Außenmaße besitzt. Dieser Klotz wird dann so am Rumpfmodell positioniert dass es eine optimale Kontur innerhalb des Formklotzes ergibt.
Als nächstes wird ein neues Bauteil mit realer Formgeometrie abgeleitet indem wiederum per Boolscher Operation die Rumpfkontur als Negativ in dem Formklotz erzeugt wird.

Positionierter Formklotz und Rumpfmodell
Faser4.jpg


Die Negativformhälfte wird als stl-file exportiert und dann in Estlcam als 3D Bearbeitung konfiguriert.

Sicherlich gibt es hier Leser die in dem Thema weitaus mehr drin sind und geben dann vielleicht Tipps wie es einfacher und / oder schneller geht.

Gruß
Mike
 
Zuletzt bearbeitet:
danke mike
aber genau das ist das, was viele wie ich brauchen.
kann ein bisschen acad 2d und habe jetzt aber keinen zugriff mehr auf acad. d.h. welche Software? fusion360 da hab ich bedenken dass due irgendwann die hand aufhalten. freecad?
da hab ich noch nicht kapiert welches modul für welchen zweck. sketcher part part Design mesh ... ist schon kompliziert und derzeit schau ich mir Abends videos an.
lg
 
Hier geht es um eine alternative Baumethode zur Herstellung von Rümpfen aus Faserverbundwerkstoff.

Nochmal sorry, ich biete keine 3D CAD Schulung an.
 
ja hab das schon verstanden. mit dem cad hast du aber toll beschrieben.
hab letztens eine 1xform für einen verbinder erstellt.
 
Zuletzt bearbeitet:
In den Leitwerksträger ist innen am großen Durchmesser ein Formteil eingeklebt welches ca. 80mm nach vorne geht. Die Kontur der Steckung geht von kreisrund mit größtem Innendurchmesser des Kohlerohres auf einen ellipsoiden Querschnitt der gerade so groß ist dass ein Multiplexstecker eingeklebt werden kann
Frage: Wo bekommt man das oder wie macht man das ?
Das passt ja auch für einen einfachen Holzrumpf.
Vielleicht auch für kleinere Flieger, um die im Rucksack zu verstecken. ( .. mit aushängbarer Seilzug-Anlenkung des Leitwerks )
 

Lownoise

User
Das ist ein richtig guter Beitrag, danke dafür! Ich habe mehrere 3D gedruckte Formen, und wenn man ehrlich ist... aus manchen auch nur einen Rumpf gebaut bisher.... Da ist die Einwegformmethode sicherlich besser geeignet.

Zum CAD: Ich hatte auch keine Ahnung, und mittels dieser Anleitung und Onshape (kostenlos, browserbasiert, ähnlich Fusion) meine Formen konstruiert
 
Frage: Wo bekommt man das oder wie macht man das ?
Das passt ja auch für einen einfachen Holzrumpf.
Vielleicht auch für kleinere Flieger, um die im Rucksack zu verstecken. ( .. mit aushängbarer Seilzug-Anlenkung des Leitwerks )
Guckst du:

Dort ist der Bau der Steckvorrichtung beschrieben, diese passt auch für Holzrümpfe.
Seilzuganlenkung der Ruder macht wenig Sinn, das ist ein arges Gefummel. Mit den Servos in den Leitwerken und teilbarem Rumpf fliege ich inzwischen bis 3,1m Spannweite. Das funktioniert perfekt und betriebssicher, die Montage / Demontage könnte nicht einfacher sein.

Das ist ein richtig guter Beitrag, danke dafür! Ich habe mehrere 3D gedruckte Formen, und wenn man ehrlich ist... aus manchen auch nur einen Rumpf gebaut bisher....
Danke für die Blumen!
Viele Wege führen nach Rom.....
Tatsache ist dass Negativformen sehr viel schneller gefräst sind wie im 3D Druck hergestellt.
Möchte man die Rümpfe aufblasen muss man sich bei 3D gedruckten Formen etwas einfallen lassen; bei gefrästen Negativformen ist das viel einfacher.

Was die Konstruktion von Rümpfen im 3D CAD betrifft ist es immer das Gleiche:
Man muss sich einarbeiten und es dauert seine Zeit bis man die Struktur der software verstanden hat. Das geht ganz bestimmt nicht nebenbei und erfordert entsprechendes Durchhaltevermögen. Das ist identisch egal welche software man verwendet.
Aber dümmer wird man dabei ganz sicher nicht....
 
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