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Eigenbau mit CNC gefrästen Kernen

Moin Selbstbauer,

Nachdem ich nun den einen oder anderen DLG in bekannter und einfacher Bauweise mit verschiedenen Profilen gebaut habe (HM51, Whirli 2012, Zone V2), möchte ich nun einen Schritt weiter gehen.
Mit der vor etwa einem Jahr in Betrieb genommenen CNC Portalfräse ist es mir nun möglich die Kerne für Leitwerke und Flächen zu fräsen. Der Hintergedanke dabei ist die Profiltreue der Kerne zu verbessern. Wie sich das am Ende im Flug bewährt muss sich erst noch zeigen.
Die gefrästen Kerne, möchte ich vorerst weiterhin in der bewährten Positivbauweise weiterverarbeiten.
Der Grund dafür ist eine erhöhte Flexibilität und die einfache Bauweise. Darüber hinaus bin ich gespannt auf den Vergleich .
Dies entspricht vielleicht nichtmehr ganz dem ursprünglichen Gedanken der möglichst einfachen Herstellung eines DLG´s, passt in Bezug auf kompletten Eigenbau aber am besten hier in diese Rubrik.
Nachdem ich mich mit meinen Eigenbauten ausgetobt hatte, bin ich im vorletzten Jahr auf den Flitzebogen umgestiegen, da ich den Unterschied zwischen Eigenbau und professionell hergestelltem Modell aus Negativformen erproben wollte.
Nun geht’s wieder einen halben Schritt zurück um zu sehen, was mit überschaubarem Bauaufwand im Eigenbaubereich so möglich ist.
Vor ein paar Wochen hat meine Fräse dann die ersten „3D“ Fräsungen ausgeführt und nun liegen die ersten Leitwerkskerne vor mir. Die Ergebnisse sind vielversprechen, wenn Interesse besteht kann ich in diesem Beitrag drüber berichten.

Gruß Marc
 
Gerne.... du fräst doppel, sprich positiv und negativ ?
Oder presst du dann nackt auf der Platte ?

p.s.: Daten des Flügels hast du vermutlich schon ?
 
Hilfsmittel

Hilfsmittel

Begonnen wird mit den Leitwerken. Die Geometrien wurden recht eng an die des Flitzebogens angelehnt. Zum Einen funktioniert es gut und zum Anderen kann man dann später gut Vergleiche ziehen. Außerdem habe ich hier zwei Flitzebogen als "Vorlage" liegen...
Der Nasen- und Endleistenverlauf wurden als Spline mit Inventor erstellt und als dxf exportiert. Die Geometrie ist entstanden, indem die Profile bei konstanter, prozentualer Klappentiefe auf die Scharnierlinie aufgefädelt und der Nasen- und Enleistenverlauf entsprechend ausgeführt wurde. Die CAD Modelle der Leitwerke sind dann in mit Rhino 5 erstellt worden. Als CAM verwende ich EstlCam, das ist günstig, unkompliziert und hat bisher allen Anforderungen stand gehalten. Meine Fräse wird mit Mach3 betrieben.

Da die Kerne nach dem Fräsen der ersten Kernseite gedreht werden müssen, benötigt man eine Bezungskante, bzw. einen Bezugspunkt der für beide Seiten als Ursprung dient. Dazu habe ich meinen Vakuumtisch mit Anschlägen ausgestattet die überfräst wurden.
Zuerst werden Kernrohlinge herrgestellt deren Außenkontur als Referenz dienen. Die Kerne für Höhen uns Seitenleitwerk sind um die längsachse symmetrisch. So bleibt die Kontur der Draufsicht beim Wenden der Kerne geich. Zum fräsen der anderen Seite benötigt man eine Negativschale die mit Vakuumbohrungen ausgestattet ist um den Kern zu halten. Die Negativschale habe ich zur Erprobung vorerst aus Styrodur herrgestellt. Für bessere Haltbarkeit können diese später z.b. aus Ureol herrgestellt werden. Die Bohrungen der Negativschale wurden so angeordnet, dass sie mit den Bohrungen des Vakuumtisches verbunden sind.

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Vakuumtisch mit Anschlägen

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Negativschale HLW

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Unterseite Negativschale

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Kernrohlinge SLW und HLW
 
Gerne.... du fräst doppel, sprich positiv und negativ ?
Oder presst du dann nackt auf der Platte ?

p.s.: Daten des Flügels hast du vermutlich schon ?
Moin Dominik,

das HLW ist symmetrisch (ht08), daher kann ich zum pressen auch die Vakkum Negativschale werdenden. Beim SLW muss ich mir noch eine Negativschale des Unterzuges fräsen.

Die Flügelmodelle sind noch nicht fertig, hier werde ich die Geometrie wieder an die des Flitzebogens anlehnen und das erprobte und bewährte Whirli 6 Profil einsetzen.

Gruß Marc
 
Leitwerkskerne

Leitwerkskerne

Gefräst wurde mit einem 4 mm Kugelfräser in 0,8 mm Zeilenabstand. Das ergibt eine Fräszeit pro Kernseite von ca. 14 min. Danach noch ganz leicht mit Schleifpad drüber um die feinen flusen zu entfernen und fertig ist der Kern. Die Endleiste franst leicht aus aber das war zu erwarten und ist auch nicht weiter schlimm, da es am fertigen Leitwerk nichtmehr auffällt.

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Fräsen der ersten Kernseite

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Fräsen der zweiten Kernseite

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Arbeitsschritte

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HLW Kern

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fertiges Kernpaar

Vorerst habe ich Styrodur 2500C genommen, da ich noch Reste einer 20 mm Platte liegen hatte.
Wie im vorigen Beitrag zu sehen habe ich bereits Rohlinge aus Austroterm vorbereitet. Um Material zu sparen halbiere ich die Plattenstärke mit dem heißen Draht von 40 auf 20 mm.
Da das Höhenleitwerk mit 3,8 mm recht dünn ist, muss ich mal sehen ob es ausreichend stabil wird. Wenn notwendig, werde ich die Kerne aus Rohacell fertigen.
Im ersten Schritt werde ich die Leitwerke herrkömmlich mit 25 g/m² Glas und lokalen Verstärkungen aufbauen.
Als nächstes werden die Negativschalen vorbereitet und Mylars hergestellt.

Gruß Marc
 
...der Meinung von Jan Henning kann ich mich nur anschließen.
Sehen echt lekker aus, die Kerne😉
Gruß
Stephan
 
Hallo,

es ging in der Zwischenzeit mit der Erstellung nötigen Zubehörs weiter. Dabei habe ich das Fräsen von Folie und Pappe ausprobiert. Da ich auf Reproduzierbarkeit stehe habe ich mir überlegt, die Mylars zu fräsen. Dazu habe ich einfach die Platte meines Vakuumtisches umgedreht, sodass die 0,8 mm Bohrungen oben lagen. Dann nur eben durch fräsen. Nach dem fräsen der 0,15 mm starken Folie bleibt ein Grat zurück, der aber gut mit einer Messerklinge abgeschabt werden kann. Das Ergebnis sind Messerscharfe Konturen. Ich habe die Geometrie vorher im CAD etwas bearbeitet und an die krümmung des Profils angepasst.

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Als nächstes wurden dann Pappschablonen gefräst die zum Einnebeln der Nasenleisten mit Sprühkleber dienen. Der Kern wird einfach reingelegt und kann perfekt gehalten werden.

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Die Negativschalen sind mittlerweile auch fertig, sodass es bald los gehen kann.

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Als nächstes werden die Mylars gewachst und dann gehts ans laminieren.

Gruß Marc
 
Heute bin ich endlich mal zum Laminieren gekommen. Lang ists her, es sind ca 4,5 gr Harz drin und die Kerne wiegen roh zusammen ca. 4,1 gr. + Material. Mal sehen was raus kommt und wie stabil das dünne HLW wird.

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Gruß Marc
 
Die Katz is ausm Sack, mit sehr zufriedenstellendem Ergebnis. Das HLW könnte aus der Form sein. Die Nasenleiste ist wirklich sehr gut geworden. Das SLW hätte in Nasen und Endleiste ein kleines bisschen mehr Harz vertragen können. Dazu kommt das aufgrund der stärkeren Krümmung an der Nasenrundung des SLW teilweise leichte Wellen vom Mylar zu erkennen sind. Aber das ist eher klagen auf hohem Niveau, ich denke das es annähernd das Optimum darstellt, was mit der Positivbauweise zu machen ist. Bei der Erstellung der Mylars habe ich sehr drauf geachtet, diese so auszuführen, dass die Kanten so nah an der Nasenkante liegen wie möglich. Dazu lasse ich das Gewebe 2-3 mm über die Mylars hinausstehen, sodass sie die Nasenleiste schließen, dann vorsichtig schleiffen und man hat eine sehr profiltreue Nasenleiste.
Die Kerne sind aus BASF 3035 CS, weils grad da war. Dafür sind die Gewichte hervorragend. Da das HLW sehr dünn ist, hatte ich sorgen wegen der Stabilität. Mit 50 ger Spreadtow Holmgurten ist das Leitwerk aber auch trotz der geringen Dicke erstaunlich stabil. Die Alltagstauglichkeit wird sich dann aber auch erst in der Praxis zeigen.

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Als nächstes sind dann Versuche mit Austrotherm dran und dann kommen die Flügel. Bin sehr gespannt wie es später in der Luft performt...

Gruß Marc
 

Thomas_V

User
Hallo Marc,

respekt, da hast wirklich was tolles gebaut. Ein nächster Schritt in der Evolution des positiv Bau.
Halte uns unbedingt auf dem laufenden

Gruß
Thomas
 
Marc,

was du hier an Präzision und Qualität zeigst ist sensationell!
Was mich interessieren würde ist welchen Aufwand, finanziell und zeitlich, du in die 3D Fräse gesteckt hast.
Und wo du dir die Informationen und das Wissen dazu geholt hast.

Bin schon gespannt was du noch alles fabrizierst! :-)

Grüße, Georg
 
Hallo Marc,
sieht klasse aus, da kann ich mich meinen Vorrednern nur anschließen.
Ich finde es beachtlich, denn die Thematik CNC ist ja eine Wissenschaft für sich, da steckt eine Menge Hirnschmalz drin.
Halte uns auf dem Laufenden.....Daumen hoch!
 
Hallo,

kann hier vllt auch noch paar Anregungen und Motivationen zeigen. Das Ausfransen der Hinterkante lässt sich mit einer Nut weitestgehend vermeiden.

Die Position der Holmverstärkung und der Scharnierlinie markiere ich gleich auf der Fräse mit einem Gravurstichel.

Gruß Philipp
 

Anhänge

Moin Phillip,

ich habe in meiner Negativschale eine Nut drin, aber es franst trotzdem. Wie stark ist im CAD deine Endleiste? Meine liegt bei 2/10 mm, aber das wirkt sich beim fräsen nicht aus. Dadurch, dass da Material sehr labil wird, wird die Endleiste auf 0 gefräst. Ich denke mit Rohacell könnte dieser Effekt reduziert werden.
Bitte schreib doch mal ein paar Zusatzinfos zu deiner Vorgehensweise. Ich denke da z.B. an CAD, CAM, Frässtrategie, Fräser, Schnittdaten, usw.

Ich habe heute noch mal ein Satz laminiert. Dabei habe ich das einfärben des Harzes mit Pigmentpulver getestet. Ich denke in Sachen Farbgebung werde ich noch etwas umdisponieren. Ich habe annähernd die selbe Menge Harz verbraucht, somit sollten die Gewichte ähnlich ausfallen. Ich habe aber diesmal drauf geachtet, die Nasen und Endleisten besser zu tränken.

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Gruß Marc
 
Der nächste Leitwerkssatz ist fertig. Gefühlt ist mehr Harz drin, da die Oberflächen mehr glänzen und die Nasen und Endleisten deutlich besser getränkt sind. Ich hatte gehofft, dass die Pigmente die Eigenschaften des Harzes nicht beeinflussen, aber das Gewebe scheint etwas weicher zu sein als ohne Farbe. Habe der fertigen Harzmischung zwei kleine Messerspitzen zugesetzt. Im Keller sind es nur um die 16 Grad, aber die ersten Leitwerke waren nach 24h definitiv besser ausgehärtet. Die Nasenleisten dieses Satzes sind nochmal ein gutes Stück besser geworden. Bessere Tränkung der Nase bringt auch mehr Fleisch zum schleiffen.
Sie liegen nun zum nachhärten in den Negativschalen. Ich sollte die Temperbox die schon seit > 1 Jahr rumsteht endlich mal fertig machen.
Welche Beleuchtung reicht für 40-60°C ?

Trotzdem das Laminat besser getränkt zu sein scheint, ist der Leitwerkssatz nochmal sagenhafte 0,1 gr leichter als der Erste. Ich bin sehr gespannt ob mit Austrotherm noch Gewicht zu sparen ist.

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Gruß Marc
 
Hi,

ich nutze Solidworks mit Solidcam. Endleiste habe ich glaube auf 0,1mm verdickt. Das kommt beim Fräsen auch ungefähr so hin. Die Endleiste ist leicht dicker als beim Drahtschneiden. Das macht sie aber auch gleich ein wenig stabiler.

Schnittdaten weiß ich nicht mehr so genau. War ein 6 mm Radiusfräser, Vorschub so ungefähr 4000 mm/min. Die erste Seite fräse ich längs zur Nasenleisten, geht schneller. Die zweite Seite wird quer zur Nase gefräst. Seitl. Versatz war gering. Ein Leitwerk dauerte pro Seite etwa 1h, eine Flächenseite etwa 4h. Hab aber seit 2 Jahren nix mehr gemacht oder optimiert. Ein Torusfräser und größerer seitl. Versatz würde hier bestimmt noch einiges an Zeit sparen.
Bei der langen Fräszeit wird die Oberfläche rillenfrei und die Kerne sind sofort laminierfertig, das war mir damals wichtiger.

Gruß Philipp
 
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