CFK-Schale - Innenlage?

[Jojo26]

Hallo,

... wir sind dabei, das Layup für einen F3F-Flügel festzulegen und "hängen" gerade bei der Frage der Innenlage.
Vielleicht gibt es zu folgender Überlegung schon Erfahrungen oder fundierte Meinungen?

Typischerweise wird für die Innenlage leichtes 25er oder 50er Glasfasergewebe verwendet. Die Hauptaufgabe dieser Lage ist dann, als Teil eines Sandwichaufbaus die Druck- bzw. Beulfestigkeit der Schale herzustellen bzw. zu erhöhen. Zur Biege- oder Torsionsfestigkeit der Fläche trägt diese Innenlage praktisch nichts bei.

Ab und zu wird als Innenlage auch +-45 Grad Biax-Kohlefasergewebe eingesetzt um (neben der "Sandwichfunktion) auch die Torsionssteifkeit der Fläche zu verbessern. Allerdings ist die Lösung in meinen Augen suboptimal, weil die Haupttorsionslast durch die außenliegende Schicht getragen wird (Das Mehr an CFK wäre besser in der Außenschale investiert)

Die Überlegung ist nun, als Innenlage leichtes UD-Gelege (z.B. 50g/dm²) in Spannweiten-y-Richtung zu verwenden - mit gleichen E-Modul wie die Holmgurte. Dadurch kann die (Innen-) Schale einen Teil der Biegelast mitübernehmen und die Holmgurte zumindest ein wenig kleiner dimensioniert werden.
Die Frage ist, ob das Sandwich dann noch ausreichend Druck- und Beulfestigkeit hat da das UD-Gelege in x-Richtung ("Flächentiefe") praktisch keinen Beitrag leisten kann.

Es wäre klasse, wenn Ihr dazu Eure Einschätzung geben könntet!

Schon mal danke und Grüße

Jochen

 

[steve]

Hallo Jochen,
was auf die Torsionsfestigkeit zutrifft, trifft ja auch auf die Biegelast zu: In der Außenschale ist die Verstärkung besser aufgehoben, wobei die UD in der Nähe der neutralen Linie - also Nahe der End- und Nasenleiste - nichts mehr zur Biegefestigkeit beträgt. Dann ist da noch die zunehmende Distanz zum Steg und die Problematik mit den Servoausschnitten. UD unterstützt die Beulsteifigkeit aber kaum - ist auch so ein Punkt, der beachtet werden sollte.
VG

 

[UweH]

UD unterstützt die Beulsteifigkeit aber kaum - ist auch so ein Punkt, der beachtet werden sollte.

Hi Jochen, ich stimme steve hier zu, denn eine gute Beulsteifigkeit der einzelnen Schalen verbessert die Torsionssteifigkeit des Gesamtflügels, deshalb ist eine steife CFK-Innenlage mit diagonaler Faserorientierung nicht so ganz unsinnig und bringt sicher mehr als den Hebelarm der für die Biegesteifigkeit verantwortlichen Fasern zu verkleinern.

Gruß,

Uwe.

 

[Jojo26]

Hallo Steve (und Uwe),

... vielen Dank! Manchmal braucht's einen kleinen Schlag auf den Hinterkopf um wieder klarer zu denken ... (schon beim Schreiben dachte ich, dass ich einen Denkfehler mache)

Uwe, den Zusammenhang zwischen Beul- und Torsionssteifigkeit verstehe ich noch nicht.

Bleibt dann eigentlich nur noch für die Innenschale durch mehr Material beispielsweise im Nasenbereich die "Schlagfestigheit" (Robustheit) zu erhöhen...

Jochen

 

[Heim62]

wenn die Schale einbeult kann sie keine Torsion mehr aufnehmen, und der Flügel verdreht sich. Stützrippen sind ein gutes Mittel um das zu verhindern.
Gruß
Jürgen

 

[Heiko1]

Hallo Jochen,

neben den genannten mechanischen Vorteilen gibt es auch noch einen Vorteil bezgl. der Verarbeitbarkeit. Ein klassisches 25er Glas hat sehr schnell die Tendenz sich zu verziehen. Es ist nach meiner Erfahrung deutlich schwieriger zu verarbeiten als z.B. ein 20g Carboweave. Auch einer der Gründe, warum wir das 25er Glas inzwischen komplett aus unseren Flügeln verbannt haben.

Viele Grüße,
Heiko

 

[speedy573]

Hmm, man vergleiche 25 gr/m² Glasgewebe a' € 5,00/m² (ca. Preis, mengenabhängig) mit z.B. Carboweave 30 gr/m² a' € 72,00/m².

Da liegt dann grob Faktor 14 dazwischen.

Das will man sich dann doch leisten können?

Gruß
Mike

 

[schosl]

@Heiko: du hast ganz klar recht, dass sich dünnes Glasgewebe sehr schlecht verarbeiten lässt und sich auch stark verzieht. Diesem Problem kannst du sehr gut entgegenwirken, wennsd folgendermaßen vorgeht: Folie auf den Tisch, Abreissgewebe mit Übermaß trocken auflegen, Glasgewebe trocken auflegen, beide Lagen mit Harz einrollern (ja ich weiß - normal sollte wegen Pinholes usw. von unten getränkt werden, ist aber bei der Innenlage kein Sichtteil und der Tränkungsgrad kann leicht festgestellt werden), mit Schablone ausschneiden, Folie abziehen und (mit der Glasseite unten!) in die Form einlegen, weiter mit Vakuumaufbau... Viel einfacher gehts nicht. Es stellt sich nur die grundlegende Frage: möchte ich CFK oder GFK in der Innenlage?
Gruß Schorsch

 

[Ephalim]

Meine Empfehlung für eine Wettkampf-F3F-Schale:

- Schlichtlage 39er IMS Carboweave (GRM)
- Außenlage 62er IMS A-SpreadTow (GRM)
- D-Box aus 160er HT-Kohle (HP Textiles oder GRM)
- Stützstoff Airex 70.75 1,2mm / NeoCore RCS 1,2mm
- Innenlage 62er IMS A-SpreadTow (GRM)

Das A-Spread bei GRM gibt es für unter 50€ netto/m².
Das 39er IMS kostet 63€/m² BRUTTO bei Mahmoudi.

Abfluggewicht des GRANE damit: ca. 2350g

Fragen?

 

[Heiko1]

@speedy573:
Ja, der Preis ist durchaus hoch. Und man muss sich richtigerweise fragen, ob es einem das wert ist. Ich denke es kommt auch darauf an, was der Einsatzzweck des Modells sein soll. Meine persönliche Überlegung bei meinen Wettbewerbsmodellen ist die folgende:

Wenn ich ein Wettbewerbsmodell für "meine" Klasse (F5B) kaufe, dann kostet mich das Modell leer ca. 1000€, eher etwas mehr. Bei anderen Wettbewerbsmodellen aus dem F3 oder F5 - Bereich sind die Kosten ähnlich, bzw. eher höher, ein Grund kann sein, dass die Modelle teils größer sind. Für die letzte Eigenkonstruktion von unserem Team gibt es eine ziemlich detaillierte Kostenaufstellung, was alles an Material pro Modell benötigt wird. Das Ergebnis: Die Materialkosten sind in Summe ~400€. Damit sind die Kosten immer noch deutlich geringer als wenn ich kaufen würde (Aufwände außen vor gelassen, wenn ich die mit rein rechne dürfte ich im Leben nicht selbst bauen...). Wenn ich mir die Mühe mache selbst zu bauen, dann möchte ich das in diesem Fall auch mit guten Materialien tun. Wie gesagt, meine Gründe für die Verwendung dieser teuren Materialien im Fall "Wettbewerbsmodell".
Wenn ich nun einen "Alltagsflieger" bauen würde, würde ich ziemlich sicher andere / günstigere Materialien verwenden. Am Ende bleibt es jedem selbst überlassen wo und wie die Schwerpunkte bei der Materialauswahl gelegt werden.

@schosl:
Ja, Vortränken und dann erst Ausschneiden ist eine Variante die sicher hilft, und das Verschieben der einzelnen Fäden reduziert bzw. verhindert.

 

[steve]

Also, ich sehe das wie Heiko: Beim Selbstbau bekomm ich selbst bei nobelsten Grammaturen für einen überschaubaren Betrag ein hochwertiges Sportgerät. Mein Carbonwave in 40g und 50 g kostet mich z.B. für meinen 65qdm-Horten-Speeder aus der Signatur rund 280,- und dabei bleibt noch genug Rest für eine F5D-Zelle.
Beim gewerblichen Bau treiben ja vor allen die zeitaufwändigen Arbeitsgänge den Preis in die Höhe - mal von den Steuern und anderen Kostenpunkten abgesehen, die nicht unbedingt die Funktionalität steigern (z.B. Lack etc.). Da rückt der Materialanteil bei den Fasern einfach deutlich nach hinten. Und da diese Gelege z.T. deutlich einfacher zu verarbeiten sind, geht es sich zum Teil sogar aus - wenn man nicht gerade in Fernost für 30Cent pro Tag produzieren lässt.