Servorahmen einkleben - ist jeder Klebstoff geeignet?
von Erik Mayer.
von Erik Mayer.
Häufig wird im
-Forum die Frage diskutiert, womit Servorahmen am besten in Tragflächen geklebt werden können und warum es dabei zu unschönen Abzeichnungen auf der Oberfläche kommen kann. Meistens werden dann Erfahrungswerte ausgetauscht, die jedoch nicht immer für jeden Fragesteller hilfreich sind, weil sie seine spezielle Situation nicht berücksichtigen. Ich habe daher mal den Versuch gestartet, dieses Problem etwas systematischer zu behandeln.Auf der Segelflugmesse in Schwabmünchen habe ich mir viele GFK/CFK Modelle angesehen. Wirklich bei fast allen konnte ich Abzeichnungen von den Servorahmen auf der Oberfläche erkennen. Das muss natürlich nicht nur durch die Klebstoffauswahl entstehen, sondern auch durch die Belastung.
Das Ganze habe ich mit acht verschiedenen Klebstoffen sowie sechs Kunstoff-Servorahmen und zwei selbst gedruckten PETG-Rahmen durchgeführt.
Als „Flächenschale“ habe ich eine maschinell hergestellte 0,5 mm CFK-Platte verwendet. Ich hatte auch eine 0,3 mm Platte besorgt, doch die war fast so labberig wie Papier.
Ich denke die 0,5 mm sind ein guter Kompromiss. Herstellungsbedingt hat die Platte eine leichte Oberflächenstruktur, was das bildliche Festhalten der Abzeichnungen sehr erschwert.
Es kann los gehen, fertig angeschliffen mit 120er…
…weiter mit den Klebstoffen.
In der später wichtigen Reihenfolge:
2. UHU Schnellfest (neu)
3. R&G 10 min Epoxy + R&G Baumwollflocken (1/2 Jahre alt, wird nicht mehr produziert)
4. HP-E25KL (neu) + R&G Baumwollflocken
5. R&G Laminierharz L + Härter L + R&G Baumwollflocken (1/2 Jahre alt)
6. MANNOL PUR 2K 9918 (neu)
7. Sekundenklebstoff dünnflüssig (neu)
8. Sekundenkleber extra fest, mit Gummi (neu)
Ich habe mich für die im Modellbau zum Teil typischen Klebstoffe entschieden. Der Sekundenkleber Nr. 8 war beispielsweise eine Empfehlung aus dem Forum, von PUR-Klebstoffen liest man auch immer wieder. Auf der ein oder anderen Homepage gibt es auch Empfehlungen, womit man Servorahmen einkleben kann.Dass man UHU 5 min Epoxy angeblich nicht zum Einkleben von Servorahmen nehmen soll, hat bestimmt auch jeder schon mal gelesen oder gehört. Weil er spröde wird?
Es gibt mit Sicherheit noch viele weitere Klebstoffe, wie den oft genannten MMA-Klebstoff, aber den wollte ich dann nicht auch noch bestellen.
Da ich nur Kunststoff-Servorahmen verwende, kommen auch nur diese zum Einsatz.
Der Florian von Servorahmen.de hat mir freundlicherweise sechs X10-Rahmen gesponsert. Nochmals vielen Dank dafür!
Zwei weitere habe ich nach einer Vorlage aus dem Forum mit PETG gedruckt.
Da ich keine acht KST X10-Servos rumliegen hatte, wurden diese ebenfalls aus PETG gedruckt. Etwas stabiler in der Aufnahme als beim Original, also musste ich auch längere Schrauben besorgen. Die originalen Schrauben sind jetzt übrigens mit Torx ausgeführt, was mir sehr gut gefällt.
Alle Rahmen wurden mit 120er angeschliffen und am selben Tag, bei gleicher Temperatur, verklebt.
Die Anpressgewichte sind annähernd gleich. Der Klebespalt ist bei den Epoxiklebern sehr gering (ein paar Zehntel, auch wenn es auf den Bildern nicht so aussieht. Das spielt hier allerdings keine Rolle) Alle 2K-Klebstoffkomponenten wurden mit einer Waage gewogen und dann nach Gefühl mit Baumwollflocken gemischt. So, wie das der ganz normale Modellbauer auch macht.
Das Ganze habe ich dann bei etwa 21° C neun Tage trocknen lassen und danach ein paar Tage stundenweise in die Sonne gestellt. Die Oberflächentemperatur der Platte hat bei direkter Einstrahlung ungefähr 50°C erreicht.
Schon nach 24 Stunden Trocknung waren Abzeichnungen mit unterschiedlicher Ausprägung zu erkennen. Die Sonneneinstrahlung hat diese allerdings nicht weiter verändert. Im Video sind die Abzeichnungen links oben auf der Platte am besten zu erkennen. Auf Fotos leider überhaupt nicht.
Video auf youtube
Sekundenklebstoff
Nr. 7, 8 - stärkste Abzeichnungen auf der Oberfläche. Man hat den ganzen Servorahmenabdruck gesehen.
Klebstoff Nr. 4, 5, 6 (HP Harz, Laminierharz, PUR)
Leichtere Abzeichnungen, die man aber durchaus erkennen kann. Bei einer dünneren Flächenschale würde man das sicher deutlicher sehen.
Klebstoff Nr. 1, 2, 3 (Endfest, Schnellfest, 10min)
Überhaupt keine Abzeichnungen.
Es war natürlich kein Langzeittest. Durch die Belastung im Gebrauch und bei dünneren oder dickeren Schalen würde das Ganze vermutlich auch anders aussehen. Zumindest hab ich bei allen Verklebungen versucht, die gleichen Voraussetzungen zu schaffen.
Man könnte diesen Versuch noch unendlich erweitern.
Ich habe überlegt, was ich noch machen könnte, vielleicht einen Belastungstest?
Meiner Meinung nach tritt die höchste Belastung bei Ruderflattern auf. Das lässt sich aber mit meinen Mitteln nicht simulieren.
Mit einem Zugscherversuch könnte ich die Verklebung testen. Übertragen im realen Leben könnte ich mir vorstellen, dass bei einer Überkreuzanlenkung die Wölbklappen 90° nach unten stehen und man auf einem Hinderniss landet. Dann wäre wahrscheinlich der Anlenkungspunkt des Gestänges auch näher an der Servowellenmitte, was eine Verringerung der Schälbelastung zur Folge hat.
Da sich die Herstellerangaben (Stellkraft Servo KST) auf einen Abstand von 10 mm beziehen, habe ich das entsprechend gewählt.
Das, was ich darstellen kann, ist der Versuch und Vergleich unter gleichen Bedingungen.
Natürlich müsste jeder einzelne Klebstoff weitaus öfter getestet werden.
Teil 2: einfacher (nicht nach irgendwelchen Normen) durchgeführter Zugscherversuch
Um die Zugscherfestigkeit einer Klebstoffverbindung zu ermitteln, werden in der Klebstofftechnik genormte Zugscherversuche angewandt.
Das Versuchsergebnis ist von vielen Faktoren abhängig, die genau eingehalten werden müssen.
Mir geht es aber nicht um genormte Versuche, sondern nur um den praxisnahen Vergleich.
Quelle: https://www.ibzag.ch/de/wissen/kleben/grundlagen-des-klebens
Die 0,5 mm-Platten mit aufgeklebten Rahmen wurden voneinander getrennt und mit Klebstoff Nr. 4 (HP) auf 2 mm GFK-Platten geklebt.
Der Einhängepunkt der Anlenkung entspricht ungefähr den originalen KST X10. Im weiteren Verlauf wird ein Metall-Servo-Dummy verwendet, dessen Einhängepunkt exakt 10 mm Abstand von der Servoausgangswellenmitte aufweist.
Der Versuchsaufbau sieht folgendermaßen aus: Der große graue Winkel ist am Boden befestigt und am anderen Ende wird gezogen. Hier ist schon der Metall-Servo-Dummy (blau) in Verbindung mit einem S-Haken zu sehen. Diese kommen erst später zum Einsatz.
Im kommenden Video sieht man den ersten Versuch mit weißem PETG-Servorahmen.
Der Zug-/Druckkraftaufnehmer (grau) ist kalibriert, Protokolle gibt es hier nicht, aber ein Vergleich mit meinem Körpergewicht.
Versuch1
Den Draht, den ich als Gestänge verwendet habe, hat es natürlich bei einer Zugkraft von etwa 700 N gleich aufgebogen. Das sah so aus:
Video auf Youtube
Versuch2:
Etwas anderes musste nun her.
Das für mich Spektakuläre bei diesem Versuch war das PETG-Servo, das erst bei 1600 N (163 kg) versagt hat.
Der hier verwendete PETG-Rahmen war mit Sekundenkleber dünn Nr. 7 verklebt.
Beeinflusst durch die geometrische Änderung, das spätere Eintreten von Schälkräften sowie Streuung, könnte das erklären.
Im folgenden Versuch, mit einem Metallwinkel anstelle eines PETG-Servos, hat der PETG-Rahmen bei 988 N aufgegeben.
Wie im Video zu sehen ist, hat sich der Servo-Dummy stark gedehnt.
Video auf Youtube
Wer sich jetzt wundert, wieso die PETG-Teile so viel aushalten: Die im Bild rot markierte Platte wurde einzeln gedruckt und im Servo mit Sekundenkleber in eine 5 mm tiefe Tasche geklebt. Ich habe schon öfters gelesen, dass sich PETG angeblich schlecht kleben lässt...
Ich wollte aber nicht die PETG-Servos testen, sondern die Verklebung des Rahmens. Ein Metall-Servo-Dummy war Plan B, um auf Nummer Sicher zu gehen.
Versuch3:
Nun habe ich acht Mal das Gleiche gemacht. Bis zum Versagen langsam mit gleichbleibender Geschwindigkeit gezogen (nicht ich, eine Maschine).
Alle acht Servorahmen wurden mit dem Metall-Servo-Dummy getestet.
Video auf Youtube
Das sind die Ergebnisse:
Das Drehmoment eines KST X10-Servos (bei dem das Servo ins Stocken gerät) beträgt laut Hersteller 108 Ncm bei 8,2 V.
Das entspricht 11 kg bei einem Abstand von 10 mm zur Wellenmitte. Wahrscheinlich sind die Haltekräfte (mit Verknieung der Anlenkung) noch höher.
Der im Versuch niedrigste Wert (S3) liegt bei 42 kg, der höchste Wert (S4) bei 102 kg.
Es kam an allen Verbindungen, außer mit den selbst gedruckten Servorahmen, zum Adhäsionsbruch. Das bedeutet, dass sich der Servorahmen vom Klebstoff gelöst hat. Das habe ich auch erwartet. Man könnte hier eventuell einen Primer testen. In der Klebstofftechnik ist der Adhäsionsbruch ein Anhaltspunkt für eine nicht optimale Verklebung.
Epoxiklebstoffe sind auch nicht optimal für die Verklebung von Kunststoff, reichen aber für diese Anwendung völlig aus. Wir wollen ja keine Abzeichnungen.
Quelle: https://mediencommunity.de/content/6419-prüfungen
Ein paar Beispiele:
Das Laminierharz L mit Härter L klebt schon gut, mit 913 N, verursacht aber Abzeichnungen.
Hier wäre dann eigentlich Schluss...
Irgendwie gefallen mir aber die UHU Endfest-Werte noch nicht so ganz. Was macht man dann? Noch mal testen.....
Fünf Rahmen sind noch verwendbar.
Zwei davon haben sechs Bohrungen mit 2,5 mm Ø bekommen und wurden mit 120er angeschliffen.
Soweit ich mich erinnern kann, hatten die S3150-Rahmen "Löcher" ab Werk.
Verklebt wurden diese mit Endfest ohne Baumwollflocken.
Die übrigen drei habe ich mit 60er angeschliffen, ohne Bohrungen und ebenfalls ohne Füllstoff.
Hier kam wieder der Metallwinkel (Servo-Dummy-Metall) zum Einsatz.
Ergebnisse:
Hier nochmal die beiden stärksten Verklebungen:
Fazit
Für mich war interessant, welche Klebstoffe Abzeichnungen hinterlassen.
Klebstoffe, die für die Verklebung von Kunststoffrahmen besser geeignet sind, hinterlassen in meinem Versuch leider Abzeichnungen.
Generell tendiere ich, wie einige andere, zu UHU-Endfest.
Auch ohne Bohrungen ist die Haltekraft ausreichend, kann aber durch zusätzlichen Bohrungen in den Servorahmen erhöht werden. In meinem Versuch hat das zur höchstmöglichen Festigkeit beigetragen. Eine zusätzliche Verklebung mit der unteren Schale habe ich nicht getestet.
In der Praxis geben vermutlich andere Teile der Anlenkung früher auf.
Um den Verbund Klebstoff/Kunststoff (Servorahmen) grundsätzlich zu testen, müsste natürlich ein genormter Zugscherversuch durchgeführt werden.
Durch den Einfluss von Schälkräften und Streuung in meinem Versuch kann das Ganze nur pragmatisch betrachten werden.
Was in der Praxis wohl häufiger auftritt, wäre die Schlag- und dynamische Zug- Druckbelastung (Flattern), die man testen müsste.
Ich hoffe, ich konnte damit etwas zur Klärung dieser grundsätzlichen Fragen beitragen...
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