Rumpf laminiert
Statusbericht zum Rumpfaufbau
Wie schon bei den Flügeln wurde der Rumpfaufbau iterativ optimiert. Die Formen waren als Erstes mit UP-Vorgelat gespritzt worden dann erfolgten mehrer Lagen Gewebe in unterschiedlicher Orientierung.
Erfahrung kann nur gemacht werden, wenn etwas neues ausprobiert wird. Entsprechend bin ich den Ratschlägen in RC-Network gefolgt und habe zum Aufblasen des Rumps die Modellballone durch einen Flexiwonder ersetzt und diesen auch in den letzten versuchen mit Trennwachs behandelt. entsprechend sind die Resultate mittlerweile recht ansprechend.
Leider platzte in den ersten Versuchen die Ballone. Trotzdem war ich positiv überrascht, als ich die Form öffnete und und eine weitgehend gute Oberfläche zu Gesicht bekam.
Abbildung 540: Rumpf für Luzi 2
Mangels Bauerfahrung musste ich verschiedenen Versuche durchführen bis ein annähernd brauchbares Resultat entstand. Durch die detaillierte Analyse jedes Versuches können Thesen für eine Optimierung berücksichtigte werden, welche im einem weiteren Schritt wieder verworfen werden konnten. Die brauchbare Aufbauversion wurde entsprechend festgehalten für die weiteren Optimierungsschritte.
Verwendetes Material
Der Rumpf wurde in der vorbereiteten Form von Hand laminiert. Leider war die erste Form aufgrund verschiedener Baufehler während des Formenbaus schon etwas beschädigt. Die Kanten waren nicht überall optimal und auch innerhalb der Flächen gab es bereits einige Stellen, an denen der Formenharz gebrochen war oder von der darunterliegenden Kupplungsschicht abgelöst hat.
Für den Bau des ersten Rumpfes war die Form vorerst sauber mit orange eingefärbtem UP-Vorgelat abgedeckt und ich konnte entspannt an die Vorbereitung des Materials herangehen. Zuerst wurden drei rechteckige Stücke der Dimension 100 x 1300 mm aus 45°/45° orientiertem 105 g/m2 Köper-Glasgewebe geschnitten und zusammengerollt bereitgelegt. Anschliessend wurden noch je zwei rechteckige Stücke der Dimension 100 x 1000 mm und 100 x 300 aus demselben Gewebe, jedoch mit 0°/90° -Orientierung geschnitten. Zur Versteifung der Flügelaufnahme habe ich je einen Kohle-Roving der Länge 420 mm vorbereitet. Ebenso wurden je zwei 70 mm lange Kohle-Rovings zur Verstärkung des Absatzes zum Nasenkonus geschnitten und noch 6 Stück à 60 mm für den Abschluss bei dem V-Verbinder.
Abbildung 541: Rumpfform Luzi 2 mit eingesetztem V-Verbinder
Der V-Verbinder wurde auf die notwendige Schenkellänge von 40 mm gekürzt und die Passung in der Formöffnung geprüft. Anschliessend wurden die freistehenden Schenkel mit Trennmittel behandelt und das Stück für den Einsatz bereitgelegt.
Der Rumpf sollte zum Aushärten aufgeblasen werden. Dazu habe ich ein ein Schrader-Fahrrad-Ventil aus einem defekten Schlauch herausgeschnitten und dieses in eine 8 mm Aluminium Rohr mit 0.5 mm Wandstärke und der Länge 1'000 mm eingeklebt. Darauf habe ich einen Modellierballon aufgesetzt und mit Malerkrepp befestigt. So konnte der Ballon bei Bedarf in die vorbereitete Form eingelegt werden.
Laminieren
Für das Laminieren wurde das Epoxyd-Harzsystem: Harz L mit Härter EPH 500 im Verhältnis von 100:61 gemischt und zusätzlich mit 5% Farbpaste eingefärbt. Zuerst erfolgte ein Harzauftrag mit dem Stupfpinsel in die eingefärbte Form. Nun wurde entlang der Wurzelrippe je ein Kohle-Roving eingelegt, gefolgt von der Verstärkung beim Konusübergang. Anschliessend wurde ein eingedicktes Harz, bestehend aus Baumwollflocken, Thixotropiermittel und eingefärbtem Epoxydharz, im Bereich des Flügels eingestrichen, dass für das nachfolgend einzulegende Gewebe keine Kantensprünge mehr vorkamen. Ebenso wurden sämtliche Kanten beim Konussprung, im Bereich der Leitwerksaufnahme und der Ruderabdeckung, sowie am Heck ausgestrichen.
Nun wurde die erste Lage trocken in die Form gelegt und mit dem Pinsel von innen angestupft. So erfolgten auch die 3 nächsten Lagen. Anschliessend wurde das hervorstehende Gewebe entlang der Formtrennung mit einer Schere abgeschnitten. Darauffolgend wurden im gleichen Verfahren die zwei letzten Lagen in die Form eingebracht und drapiert. Hier wurden nun die Formkanten abwechselnd oben und unten mit 8 mm Überstand stehen gelassen, während die gegenüberliegende Seite entlang der Formkante besäumt wurde.
Das Gewebe wurde entlang der Kanten des V-Verbinders mit einer Schere eingeschnitten. Anschliessend wurde der V-Verbinder wurde auf einer Seite eingelegt. Nun wurden auf dieser Seite die Rovings oberhalb des Knicks, entlang der Formkante eingelegt. Daraufhin wurden die (grünen) Einsatz in Position gebracht, damit der V-Verbinder in der richtigen Achslage gehalten wird.
Abbildung 542: Rumpfform Luzi 2 mit eingesetztem V-Verbinder
Die Lanze mit dem Modellierballon wurde eingelegt und die Formen , geführt über die Positionierstifte, sorgfältig geschlossen. Das überstehende Gewebe wurde mit einem Rührspatel sorgfältig in die richtige Position bewegt. Die Formen wurden mittels selbst gefertigter Klemmen (Kieferleisten 20 x 40 x 150 mm, 190 mm Gewindestangen M6, Muttern und Unterlegscheiben) verschlossen. Nun wurde der Ballon mit der Fahrradpumpe aufgeblasen. Dabei wurde das Harz hörbar durch die Formtrennung herausgepresst.
Leider platzte der Ballon im ersten Versuch bereits wenige Minuten nach dem Verpressen. Ich entschied mich dieses Übel zu akzeptieren und öffnete die Form nicht mehr, sondern liess den Rumpf auch ohne Innendruck aushärten.
Rumpf Aufblasen
Nach etlichen Fehlschlägen mit den Modellierballons bin ich der Empfehlung von Hannes gefolgt in welchem er den Flexi Wonder als Alternative zu den Modellierballons empfiehlt.
Ich habe den Innenschlauch (Silikonschlauch mit 10 mm Durchmesser und 1 mm Wandstärke auf ca. 600 mm abgeschnitten, hinten einen Knoten gemacht und Vorne ein Veloventil mit Hilfe von 2 Kabelbindern fixiert. Zum Schutz des Schlauches habe ich einen Schrumpfschlauch über die Klemmzone gezogen, damit die scharfen Kanten der Kabelbinder den Schlauch nicht beschädigen.
Aktuell wird der Schlauch in die Rumpfform gespannt (ohne Lanze), indem vorne eine Sperrholzplatte mit Loch über den Schlauch gezogen wird und hinten ein Faden den Schlauch in unaufgeblasenem Zustand an einer Schraube befestigt, bevor die Form geschlossen wird.
Das Aufblasen erfolgte problemlos mit der Velopumpe is auf ca 2 bar. Es zeigte sich dabei, dass sich der Schlauch super an die Kontur anlegt und sich dabei auch in der Länge extrem dehnt.
Abbildung 636: Flexi Wonder- Schlauch mit Veloventil
Als Nächste Verbesserung wird die Länge des Schlauches auf 500 mm gekürzt und anstelle der Klemmung mittels Kabelbinder ein Zweiteiliger Klemmblock gefertigt, welcher vorne an die Rumpfform angeschraubt werden kann. Damit sollte sich der Druck während des Aufblasens noch weiter erhöhen lassen. - Die Formen sollten das Aushalten.
Vorletzter Versuch
Das Aufblasen ist immer noch nicht stabil reproduzierbar. Beim vorletzten Versuch ist mir der Ballon 4 x geplatzt. Entsprechend habe ich wieder einen neuen Versuch unternommen.
Anstelle der Alu-Lanze habe ich einen Silikonschlauch genommen und das Fahrradventil eingeklebt und zusätzlich mit Kabelbinder zugeklemmt. Zum Kantenschutz habe ich anstelle des Malerkrepp ein 4 cm langes Stück Schrumpfschlauch über den Ballon gelegt. Der Ballon wird auf der Lanze bzw. dem Silikonschlauch mit einem Klettband fixiert.
Damit funktionierte das Aufblasen sehr gut, wobei das Ventil noch etwas geleckt hat und regelmässig aufgepumpt werden musste.
Abbildung 628 Aufblasen Ventil
Entsprechend wurde die Abdichtung im Bereich des Ventils noch durch einen Schrumpfschlauch zusätzlich geschützt und das Aufspreizen durch zwei Kabelbinder gesichert. Nachfolgendes Bild zeigt den geblähten Silikonschlauch, ohne das der Ventilbereich leckt.
Abbildung 631 Aufblasen mit Silikonlanze mit gesicherter Abdichtung
Abbildung 556: Material zum Aufblasen des Rumpfes
In einem neuen Versuch habe ich vorerst auf die Farbschicht verzichtet. Ich wollte dabei eine neue Methode des Aufblasens testen. Angelehnt an die Idee vom Spline-Team habe ich anstelle der Lanze ebenso nur noch ein Kurzes Stück (ca. 100 mm) zur Fixierung in der Form verwendet und den Ballon analog wie Jan mit einem Faden um eine eingelegte Glasperle vor dem Zusammenfügen aufgespannt. Auf das herunterspannen des Ballons habe ich allerdings verzichtet.
Die Glasperle am Ende sichert ein Abrutschen der "Sternli-Faden"-Schlaufe welche an der eingedrehten Schraube eingehängt wird.
Abbildung 553: Fixierung Ballon
Abbildung 554: Ventil Ballon
Der gespannte Ballon verläuft genau in der Mitte der Form. - Leider ist aber im Bereich des Rumpfbootes die Form asymmetrisch und bedarf beim Einlegen entsprechend Aufmerksamkeit.
Entformen und Nachbearbeiten
Das Entformen erfolgte wiederum mit Formkeilen entlang der Haupt-Trennnaht. Die (grünen) Einsätze wurden mit einer Abzugsvorrichtung nach oben herausgezogen, damit sich der V-Verbinder vertikal herausziehen lässt. Für das herausheben des Rumpfes aus der unteren Form musste sorgfältig an allen kanten leicht angedrückt werden, um die Haftung zu lösen. Anschliessend liess sich der Rumpf gut herausheben.
Das Nachbearbeiten erfolgte bei den ersten Teilen nicht besonders sorgfältig. Mit einem Proxon-Fräser wurden die Freistellungen vorbereitet und mit einem Feilensatz die Kanten begradigt.
Abbildung 551: Öffnungen für RC-Einbauten
Abbildung 552: Flügelübergang Luzi 2
Die Flügel passen optimal an die vorbereitete Anformung und die Ruder laufen Berührungsfrei. Hier ist keinerlei Nacharbeit notwendig.
Die RC-Komponenten passen just in die vorgesehenen Bereiche. Einzig die Servo-Schrauben berühren noch den Abziehkonus, was mit etwas vorstehendem Gewebe unterhalb der Servos zu tun hat. - Hier ist bei fehlerfreier Bauweise noch einmal 1 mm Versatz zu erreichen. Werden die Bowdenzug-Führungen entlang der Innenkanten des Rumpfes geführt, bietet sich ausreichend Platz, um den Empfänger herauszunehmen, ohne die Bowdenzüge zu lösen. Der Akku, kann wie vorgesehen, in der 3/1-Konstellation, problemlos eingeführt werden und ist mit einem Tesa vor dem Herausfallen gesichert.
Abbildung 559: Rumpf Luzi 2 mit RC-Komponenten
Verschiedene Aufbauversuche und der Blick ins Innere
Motiviert durch das positive Resultat wollte ich nun einen ersten Kohle-Rumpf herstellen. Entsprechend habe ich als Aussen- und Innen-Lage Lagen TeXtreme 80 g/m2 UHT diagonal von der RC-Öffnung bis zum Rumpfende als Keil (80 auf 60, 1000 mm) zugeschnitten. Damit sollen die Torsionskräfte aufgenommen werden. Dazwischen legte ich 3 Lagen 100 g/m2 EPO UD-Gelege HM (M40J Fasern), welche als Stringer die Zug- und Druckkräfte aufnehmen sollen und somit die Biegesteifigkeit garantieren. Im RC-Bereich wurden Aussen und Innen vier lagen Glas 105 g/m2 in Streifen (80 x 330 mm) zugeschnitten. Dazwischen wurde eine Lage Kevlar 170 g/m2 derselben Dimension gelegt.
Abbildung 557: TeXtreme-Rumpf von Luzi 2
Abbildung 558: Rumpfquerschnitt 1000 mm hinter Nase von Luzi 2
In diesem Versuch wurden sämtliche Gewebe ausserhalb der Form auf der Folie getränkt und erst dann in die Form eingelegt. Die äusseren 3 Lagen wurden an der Formkante bündig besäumt, währen die Innenlagen abwechselnd ca. 8 mm hervorstanden.
Leider war in diesem Versuch der Übergang vom Rohr auf das Ventil leck, so dass kein kontinuierlicher Druck gehalten werden konnte. Auch ein wiederholtes Aufpumpen half nicht wirklich.
Beim Versuch den Rumpf aus der Form zu bekommen, habe ich das Rupfboot zerstört. Die Verbindung war noch nicht vollständig ausgehärtet, so deformierte sich der Oberteil bereits beim Herausziehen, währen der untere Teil keinerlei Anstalten gemacht hätte, je aus der Form heraus zu wollen. Entsprechend habe ich den Rumpf beim Ansatz des Rumpfbootes kurzerhand abgesägt.
Der Blick ins Innere zeigte insbesondere auf der Rumpfunterseite, dass die Verbindung der Rumpfhälften nur ungenügend erfolgt war. Hier zeigte sich die beschränkte Eignung des Spread-Tow-Gewebes, ohne Druck einen sauberen Rumpfübergang sicherzustellen. Ebenso konnte festgestellt werden, wo der Druck des Ballons angelegen hatte war, ist das Laminat von optimaler Konsistenz. In den Ecken liegt eindeutig zu viel Harz. Der Unterschied ist markant und verlangt nach weiteren Optimierungen.
Auf der Aussenseite musste ich leider ein paar Faser-Ablpatzer erkennen, welche auf eine ungenügende Harztränkung hindeuten. Hier soll in einem weiteren Versuch entweder thixotropiertes Harz oder eine zusätzliche Glaslage verwendet werden. Ebenso wird in einem weiteren versuch anstelle des symmetrischen Aufbaus, die Innenlage neu aus Glas gemacht, um eine bessere Haftung der Rumpfverbindung sicher zu stellen. Gegebenenfalls werden auch gleich die Bowdenzug-Rohre unter die letzte Lage laminiert.
Der vierte Aufbau erfolgte mit dem gleichen Material, wie im ersten Versuch wobei das Gewebe auf der Folie ausserhalb der Form getränkt wurde. Die erste Lage separat dann zwei Lagen aufeinander, das ganze nach dem Einlegen und Drapieren entlang der Formtrennung abgeschnitten. Anschliessend wurden die drei Innenlagen ebenso zusammen getränkt, eingelegt und drapiert. Diese Lagen wurden abwechselnd mit 8 mm Überstand zugeschnitten.
Für die Führung der Leitwerksanlenkungen hatte ich Kohle-Röhrchen mit einem Aussendurchmesser von 4 mm und einer Länge von 20 mm an drei Stellen mit einem Stück Glasgewebe in die Ecke der Rumpfwand positioniert zur Verhinderung der ermittelten Knickung der Ruderstangen. Die Öffnungen wurden mit Plastilin geschlossen.
Darauffolgend wurde der Ballon eingelegt, die Formen geschlossen und der Druck aufgebaut.
Abbildung 564: Rumpf von Luzi 2 mit Nasenkonus und Flächenverbinder
Durch die neue Form wurde die Oberfläche deutlich besser und auch die Fehlstellen wurden behoben. Einzig die die verhärteten Styrol-Klümpchen aus der mangelhaften Farbgebung zeichneten sich vereinzelt als vorstehende Beulen an der Oberfläche noch ab.
Für den Aufbau wurden dieselben Gewebelagen genutzt. Einzig die Rovings für die Fixierung des V-Verbinders wurden auf 120 mm verlängert. Die Freistellung für die Ruderhebel haben den Rumpf in diesem Bereich zu stark geschwächt, dass dieser Bereich durch Kohle gestärkt werden muss
Abbildung 543: Leitwerksbereich von Luzi 2
Das Resultat ist noch nicht Optimal. Das Gewicht des Rumpfes von 190 g bietet noch Optimierungspotential. Die Oberfläche ist aber bereits hervorragend, bzw. so gut wie die Form es möglich macht. Ursprünglich war ich der Meinung es hätte am Schliessen der Form gelegen, aber als dieselben Fehlstellen auch bei Versuch Nummer 3 sichtbar waren, wurde mir klar, dass es an der Form liegt.
Abbildung 544: Flügelbereich von Luzi 2
Leitwerks-Anlenkung
Für den vierten Versuch wurde die Leitwerksanlenkung getestet. Dazu wurden die Leitwerke mit den eingeklebten Ruderhebeln auf den Rumpf aufgesetzt. Die Freistellung der Ruderhebel passte auf Anhieb. Die Kugelköpfe konnten problemlos auf die Ruderhebel aufgesetzt werden.
Leider war die Führung der 2 mm Kohle-Schubstangen in den 2 mm-Innendurchmesser-Führungen mit zuwenig Spiel realisiert. - Hier muss also eine andere Schubstange eingesetzt, oder zukünftig eine grösserer Durchmesser für die Führungs-Röhrchen gewählt werden.
Abbildung 562: Rumpf von Luzi 2 mit V-Leitwerksanlenkung
Optimierungen
Die Befestigung bzw. die Erweiterung des Flexy Wonder-Schlauchs mittels angeschraubter Halteklemme wird vorbereitet.
Fazit
Die Konstruktion scheint weitgehend brauchbar. Baumängel an der ersten Form waren ausschlaggebend für unerwünschte Oberflächenstörungen am Rumpf. Daher wurde eine zweite Rumpfform abgeformt, welche diese Probleme nicht mehr zeigte. Der Aufbau in Glas und in Kohle sind beide bereits vielversprechend, wobei die Kohle-Version subjektiv beurteilt, biegesteifer ist.
Gute Resultate erfolgen bei entsprechend seriösem Bauen. Bereits der vierte Versuch zeigt brauchbare Resultate für den Flugeinsatz. Eine perfekte Oberfläche und eine harte, leichtgängige Anlenkung verlangen aber nach weiteren Optimierungen.
Die Flugversuche haben bisher einzig bei den Rumpfbooten aus reinem Glas mehrfach zum Bruch bei der Öffnung für den Empfänger geführt. - Durch die Zusätzliche Verstärkung des Rumpfbootes mittels Kevlar - Konnten bisher keine Brüche mehr festgestellt werden.
... es geht weiter ...