Flächenverbinder laminiert

Vierter Versuch

Ausgehend von den vorgegebenen Massen aus der Ballastdefinition (11 mm x 13 mm) wurden entsprechende Aluminium-Dummies hergestellt. Diese wurden mit Backpapier umwickelt und ersetzten die Styroporkerne. Mit dem definitiven Aufbau konnten ein Flächenverbinder hergestellt werden, bei dem die Passung für den Ballast optimal passt.

Dritter Versuch

Bei dieser Gelegenheit wurden auch die Ballastaufnahmen analog optimiert.

 Entsprechen werde ich die Kerne anstelle von 15 x 13 mm neu 16 x 16 mm schneiden und dafür weniger Harz für das Tränken verwenden, dass ich mit ca. 50% Harzanteil auskomme. Damit sollte sich das Gewicht des Verbinders bei erhöhter Festigkeit auf ca. 34 g optimieren lassen. Mit diesem Schritt sollte sich auch die Oberfläche entsprechend besser und ohne Lunker realisieren lassen. 

Leider konnten die Erwartungen aus den Verbesserungsvorschlägen des zweiten Versuches mit weniger Lunkern nicht erreicht werden, stattdessen sieht die Oberfläche etwas "fett" aus. - Zu viel Harz! Nachgerechnet wurde festgestellt, dass der Faseranteil ca. 16 g beträgt. Der Verbinder Komplett wiegt aktuell 45 g. Also sind 30 g Harz verwendet worden. Damit ist das Gewebe-Harz-Gemisch aktuell bei 36%. Gemäss dem Handbuch Formenbau von R&G kann beim Handlaminieren (Seite 25) ein Faservolumenanteil von 40 - 50% erreicht werden. 

Zweiter Versuch

Basierend auf den Erkenntnissen aus dem ersten Versuch wurden die Optimierungspotentiale aufgenommen und die Verbesserungsvorschläge getestet.

Der Aufbau in Kohle vorbereitet. Gleichzeitig wurden auch die Verbindertaschen und die Ballastaufnahmen zum Laminieren vorbereitet. Aus den beschriebenen Optimierungsvorschlägen wurden 2, 3, und 5 umgesetzt. Zusätzlich wurde erstmals, wie unter Nachbearbeitung beschrieben, die Kerne entfernt. 

Das Resultat kann sich sehen lassen. Noch ganz wenige Lunker, ansonsten perfekte Oberflächen und Kanten. Nun stimmen auch die Breiten der Ballastaufnahme. - Die Höhe ist noch nicht optimal. Sie ist zwar > 11 mm aber eben noch nicht überall! Die Aufnahmetaschen passen saugend :-)

Optimierungspotential

Damit die dritte Auflage besser ausfällt als der zweite Verbinder, sollen folgende Optimierungen vorgenommen werden.

1. Der Aufbau des Verbinders soll analog dem zweiten Versuch entsprechen. Anstelle von jeweils 2 Gelegen oben und unten, soll nur noch eines genutzt werden.

2. Damit weniger Lunker entstehen wird versucht die Laminate noch "nasser" zu laminieren.

3. Analog der Herstellung der Flächenverbindertaschen, werden die geschnittenen Styrokerne mit einer Lage Haushaltfolie umwickelt. Dies Verbessert zum Einen die Oberfläche auf der Innenseite des Verbinders und vereinfacht das entfernen der Kerne um Anderen.  - Die Kerne werden etwas länger, damit sie herausgezogen werden können.

Der erste Versuch

Der erste Verbinder wurde wie in der Aufbau-Beschreibung ausgeführt, mittels Glas Anstelle von Kohle vorbereitet. Beim Klemmen in der Form wurde jedoch festgestellt, dass entweder die vorbereiteten Kerne zu klein geschnitten, oder einfach zu wenig Material in der Form war. Daher wurde Adhoc noch eine zusätzlicher Gewebeschlauch aufgezogen und je zwei unidirektionalen Kohle-Gelege auf die Ober- und Unterseite eingelegt. 

Vorbereitung

1. Vorbereiten der Kerne gemäss der Aufbau-Beschreibung

2. Die Kerne wurden mangels Verfügbarer PU- Schaumprofile aus Styropor geschnitten mit den Massen 16 mm x 16 mm x 370 mm

3. Das entfernen dieser Kerne nach dem Laminieren geht um einiges einfacher, wenn diese mit einer Lage Frischhaltefolie umwickelt werden.

4. Wird mit der Frischhaltefolie gearbeitet, empfiehlt sich zur einfacheren Entfernung dieser, sie auch mit Formentrennmittel zu behandeln.

Laminieren

1. Zuerst wird die Auflagefläche der Form mit Harz eingestrichen. Diese soll etwas angelieren, damit die Oberfläche schön glatt und lunkerfrei wird.

2. Die Kerne mit den aufgezogenen Geflechtschläuchen werden auf einer Folie mit einem Pinsel mit Harz gestupft - relativ Nass.

3. Die unidirektionalen Ober- und Untergelege werden auf der Folie getränkt mit dem Pinsel.- Dabei soll darauf geachtet werden, dass die Faserrichtung nicht zu arg gestört wird.

4. Die Beiden vorbereiteten Kerne werden seitlich aneinander gestossen und das ober und Untergelege aufgebracht und festgestupft. Die Enden werden auf einer Seite mit ein wendig Harz pfeilförmig zusammen gepresst.

5. Nun wird der äussere Geflechtschlauch auf den nassen Doppelkern aufgezogen. Dabei soll darauf geachtet werden, dass die Ausrichtung der Fasern vom Ober- und Untergewebe geradlinig verlaufen.

6. Nun wird auch der aufgebrachte Geflechtschlauch mit dem Pinsel getränkt.

7. Jetzt kann jeweils eine vorbereitetes Ober- und Untergelege in die Form platziert werden.

8. Jetzt wird der vorbereitete Doppelkern in die Form eingelegt und diese verschlossen.

9. Mittels Schraubzwingen wird der Laminierkörper in der Form zusammengepresst.

10. Die Aushärtung dauert ca. 24 h bei Raumtemperatur. Anschliessend kann noch eine Temperung des Bauteils während 6 h bei 60 °C erfolgen. 

Optimierungspotential

Damit die zweite Auflage besser ausfällt als der erste Verbinder, sollen folgende Optimierungen vorgenommen werden.

1. Der Aufbau des Verbinders soll wie ursprünglich geplant erfolgen, anstelle der Glas-Gewebe wird das Kohlegewebe verwendet, welches höhere Festigkeitswerte aufweist.

2. Die Kerne werden grösser geschnitten 15 x 14 mm, dass eine Verpressung beim gewählten Aufbau in jedem Fall statt findet.

3. Die Form soll oben und unten eine dickere Gelierschicht bekommen, damit weniger Lunker entstehen.

4. An den Kanten soll zusätzlich ein oder zwei vorgetränkte Kohlerovings eingelegt werden, damit die Kanten bis Aussen sauber mit Matrixelementen und nicht einzig mit Harz aufgefüllt werden.

5. Sollte zusätzliche unidirektionalen Ober- unter-Gelege in die Form gelegt werden, welche zur Verpressung notwendig sind, müssen die zuvor ausserhalb der Form nass getränkt sein, damit gegebenenfalls überschüssiges Harz ausgepresst und nicht unnötige Lunker gebildet werden. 

Beim Werkzeug wurden ebenso Verbesserungspotentiale ausgemacht, welche dort entsprechend dokumentiert wurden. 

Fazit

Die Herstellung der Flächenverbinder musste iterativ optimiert werden. Die Ausführung der Kerne muss sehr präzise erfolgen. Der ursprünglich gewählte Ansatz mit den Styropor-Kernen wurde nicht weiter verfolgt. Stattdessen wurde in den Verbesserungsschritten Aluminium-Dummies eingesetzt, welche eingetrennt und mit einem Stück Backpapier umwickelt, problemlos herausgezogen werden konnten. Dadurch konnte noch mehr Kohlefasern in die Gurten gepackt werden bei gleichzeitig saugender Passung zu den Ballaststangen.

Beim Laminieren muss zur Erreichung der optimalen Festigkeit auf das richtige Gewebe-Harzgemisch  von ca. 50% geachtet werden.