Material
Materialauswahl und Aufbauten
Der Aufbau des Modells erfolgt wie bereits in der Grundidee beschrieben in Faserverbund-Technologie. Damit der Aufbau auch entsprechend nachvollzogen und gegebenenfalls optimiert werden kann, werden hier die entsprechend verwendeten Materialien dokumentiert. Eine Übersicht der eingesetzten Materialien soll über die anfallenden Kosten Auskunft geben können
Als beste Quelle hat sich für mich das Forum des RC-Network erwiesen. Hier werden hervorragende Beiträge von kompetenten Anwendern zu ganz unterschiedlichen Themen erstellt und diskutiert. - Herzlichen Dank an dieser Stelle für die Offenlegung dieser Beiträge :-)
R&G ist der für Einsteiger und Profis gleichermassen bestens dokumentierte Anbieter von Faserverbundwerkstoffen. Gut dokumentierte Lösungsansätze, detaillierte Materialangaben und Tipps zur Verarbeitung sind hier zu nennen. Aufgrund der Handelshemmnisse DE-CH gibt es auch noch den Handelsvertreter Suter Kunststoffe AG, welcher das gesamte Sortiment von R&G in der Schweiz anbietet.
Material für Urformen
Die Formen für Rumpf, Flügel und Leitwerk sollen zuerst positiv gefräst und anschliessend negativ abgeformt werden. Für diese positiven Urformen stehen verschiedene Alternativen zur Auswahl. Die Selektion des Ebaboard 60-1 wird im Kapitel Material-Urformen näher erläutert.
Aufbau der Negativ-Formen
Der Aufbau der Negativ-Formen folgt der Dokumentation von R&G zum Thema Formenbau mit Poraver-Hinterbau. Zur Referenzierung in der Dokumentation der Werkzeuge habe ich das Vorgehen kurz zusammengefasst im Kapitel Aufbau von Negativ-Formen.
Gewebe, Gelege und Fasern
Welches Material eignet sich für welchen Einsatzzweck in der Verarbeitung von Faserverbund-Werkstücken? Neben den Materialien interessieren auch die Verarbeitung der Fasern zu unterschiedlichen Halbfabrikate. Je nach Anwendungsfall werden andere Eigenschaften gefordert.
Hierzu werden im Kapitle Gewebe einige Gedanken festgehalten und eine Vergleichstabelle erstellt, welche für die anschliessende Konstruktion genutzt werden soll, um die möglichen Dimensionen bestimmen zu können.
Faserkennwerte
Damit eine theoretische Herleitung der Festigkeitseigenschaften der unterschiedlichen Aufbauten von Faserverbundwerkstücken möglich wird, müssen zuerst die Eigenschaften der verwendeten Fasern bekannt sein.
Damit im Folgenden die Verwendung von einzelnen Geweben diskutiert werden kann, müssen also die Faserkennwerte referenziert werden können. Eine entsprechende Zusammenstellung soll die verwendeten Fasern in ihren Eigenschaften beschreiben.
Harz und Härter
Neben den Fasern spielen auch die eingesetzten Harz- und Härter-Kombinationen eine massgebende Rolle zum laminieren von GFK- oder CFK-Teilen. Die Wahl von Epoxydharz-Systemen für den Flugzeugbau ist naheliegend. Vorerst wird mit dem Harz L-385 und dem Härter 386 (LF2) von R&G ein allgemeines System verwendet, um erste Erfahrungen zu sammeln. Weitere Systeme und Verarbeitungshinweise werden im Kapitel Laminierharz beschrieben.
Stützstoffe
Zur Optimierung von Leichtbauteilen ist es oft notwendig, die Bauhöhe von Holmen oder Schalen möglichst hoch bzw. dick zu bekommen, ohne dafür aber zu viel Material zu verbauen. Dazu dienen leichte Materialien, welche als Hauptaufgabe haben, einen Abstand zwischen den tragenden Schichten. Im vorliegenden Fall bestehen diese Schichten primär aus Faservebundwerkstoffen. In zweiter Linie, muss das Material genügend Druckfestigkeit aufweisen, damit die Schale auch stabil ist. In dritter Linie muss also eine verschiebefeste Verbindung zwischen Stützstoff und den laminierten Schichten sichergestellt werden.
Entsprechend braucht es hier eine Abwägung in der Anwendung, was von höherer Priorität ist. Gewicht oder Druckfestigkeit. Dies muss situativ geprüft werden.
Zum Einsatz kommen hier aufgeschäumte Plattenmaterialien aus Polystyrol (PS) und Polyurethan (PUR) Schaumstoffe, besser Bekannt als Sagex, Depron, Airex, Rohacell oder Balsa-Holz mit Dichten von ρ = 30 .. 175 g/dm3.
Farbe
Zur optimalen Oberflächenrauheit wird die Deckschicht mittels eingefärbtem 2-Komponenten UP-Vorgelat realisiert. Damit werden die Faserverbundbauteile gegen UV-Strahlung und Feuchtigkeitsaufnahme versiegelt. Alternativ dazu wäre auch eine Lackierung mit Acryl-Lack möglich, welche aber erfahrungsgemäss nicht ganz einfach und im Falle von verwendetem Auto-Sprühlacken auch nicht ganz billig ist. Die Details zur Entscheidungsfindung für das Farbsystems sind entsprechend dargelegt.
Aufbau Flächenverbinder
Der Flächenverbinder ist ein einfach aufgebautes Bauteil als Hohlprofil, welche sowohl die Biegemomente, wie auch die Torsionsmomente aufnehmen. Der Verbinder wird in die Aluform gepresst. Entsprechend erfolgt der Aufbau zuerst ausserhalb der Form.
Der Aufbau und der Herstellungsprozess sind detailliert beschrieben.
Aufbau V-Verbinder
Der V-Verbinder ist ein Faserverbund-Sandwich das in einem zweistufigen Prozess laminiert wird. Zuerst wird für den Kern ein Sandwichlaminat erstellt, welches analog zu einem Holm aufgebaut und anschliessend ummantelt wird.
Der Aufbau und der Herstellungsprozess sind detailliert beschrieben.
Aufbau Ruderhebel
Der Aufbau der Ruderhebel wurde in verschiedenen Schritten optimiert und ist im Kapitel Aufbau Ruderhebel ausführlich Dokumentiert, um die Vorbereitung und Prozess-Schritte des gewählten Aufbaus detailliert nachvollziehen zu können.