Eine Steuerung für die SB 15

Eine Steuerung für die SB 15

Seit einigen Monaten gibt es auch bei der Steuerung für die SB 15 sichtbare Fortschritte. Schon in der Konzeptphase wurden zwei Studienarbeiten bezüglich der Steuerung verfasst, in denen diese entworfen und dimensioniert wurde. Allerdings gab es bisher noch keine Detailkonstruktionen der Hebel und Getriebe. Daher wurde zunächst damit begonnen, die Steuerung in CAD zu konstruieren und sie in das CAD-Modell des Rumpfes einzupassen. Angefangen bei dem vorderen Steuerknüppel wurde so zunächst die Verbindung zum hinteren Steuerknüppel gestaltet. Dabei wurde darauf geachtet, die Steuerstangen so nah wie möglich an der Boardwand entlang zu führen, um nicht unnötig Platz für die Piloten zu verschwenden. Nachdem die Verbindung der beiden Steuerknüppel fertig konstruiert war, wurde mit dem Bau und Einbau der Steuerung ins Mockup begonnen. Leider mussten wir feststellen, dass das CAD-Modell und das Mockup nicht exakt übereinstimmen. So mussten einige Anpassungen erfolgen, bevor alles anständig platziert war. Hinzu kam, dass die Position der Steuerspanten, an denen die Steuerknüppel gelagert sind, geändert wurde. Dadurch wurden nochmal einige Anpassung nötig. Schließlich konnten wir uns aber über zwei verbundene Knüppel freuen, die sich im Mockup synchron bewegen.

Als nächstes wurde der Mischer in Angriff genommen. Dieser mischt die Querruder- und Wölbklapppeneingaben für die Flaperons. Auch hier waren zwar die Hebelverhältnisse bekannt, jedoch lag noch keine auskonstruierte Version vor. Um den Aufwand so gering wie möglich zu halten wurde das Prinzip des SB 14 Mischers übernommen, der sehr ähnlich aufgebaut ist. Auch der Mischer wurde zunächst in CAD konstruiert und erst dann gebaut. Für die Lagerung des Mischers im Rumpf wurden die letzten Tage Sperrholzinlets entworfen und gebaut. Inzwischen passt der Mischer in den Rumpf. Trotzdem gibt es noch ein paar kleinere Probleme zu lösen. Danach soll es daran gehen, den Mischer mit den automatischen Ruderanschlüssen, den sogenannten Tüten, zu verbinden. Diese wurden bereits gebaut und sollen in den nächsten Wochen ins Mockup eingepasst werden. Parallel dazu wird die Querruderanlenkung des Mischers mit den beiden Steuerknüppeln verbunden.

Neues von den Flügelformen

Neues von den Flügelformen

Mit den Fortschritten im Rumpfbau werden die anderen SB 15-Baustellen auch wieder akut. Motiviert durch die Fertigstellung der ersten Rumpfhalbschale, geht es nun auch endlich an den Flächenformen weiter. Diese sind ursprünglich von der SB 14 und mit 18 Meter Spannweite leider zwei Meter zu kurz für unsere SB 15. Was macht man also, um die Flächenformen von 18 auf 20 Meter zu bekommen? Richtig! Man schneidet erst einmal einen Meter ab.

Das war notwendig, da erst bei 900 mm von der Rumpfmitte das eigentliche CA2-Profil anfängt, welches wir verlängern wollen.
Zuvor hat Lumpi mit seinen CATIA-Künsten aus dem SB 14-Flügelmodell und einigen Profilkoordinaten einen verlängerten Flügel entworfen, aus dem er dann in größer werdenden Abständen 15 Profilschnitte exportiert hat. Diese 15 Schnitte haben wir dann direkt bei der Lasertechnik-Firma unseres Vertrauens zuschneiden lassen und auf einen Ersatzholm aufgefädelt. Zusätzlich hat Lumpi eine Art Kamm entworfen, mit dem sich die einzelnen Profilschnitte auf dem Holm sehr einfach und sehr genau ausrichten ließen, um sie dann durch einfaches Punktschweißen in Position zu halten.

Als nächstes haben wir die Zwischenräume mit einem spröden und gut zu bearbeitenden PU-Schaum aufgefüllt, der später die Kontur des Formkerns bilden soll. Der Schaum wurde dann in mühsamer Feinarbeit bis auf Höhe der Profilschnitte heruntergeschliffen. Anschließend wurde der gesamte Kern mit einer dünnen Lage GFK belegt, um die Stabilität, besonders an der Hinterkante, zu erhöhen und um eine feinere Oberfläche zu bekommen.

Jetzt benötigt der Formkern nur noch eine ausreichend genaue Oberfläche, um davon eine Negativform abnehmen zu können, welche dann an die bereits bestehenden Flächenformen angeschlossen wird. Dies erreichen wir durch eines der angesagtesten Fertigungsverfahren im Flugzeugbau: spachteln, schleifen, spachteln, schleifen, füllern, spachteln, …

Erfolgreiche Infusion der Bruchrumpfhälfte im 2. Versuch

Erfolgreiche Infusion der Bruchrumpfhälfte im 2. Versuch

Im zweiten Anlauf haben wir endlich die erste Halbschale für unseren Bruchrumpf gebaut. Während uns beim ersten Versuch der Vakuumaufbau noch einen Strich durch die Rechnung gemacht hat, hat beim zweiten Versuch mit dem gewonnenen Wissen und leicht veränderten Formwerkzeugen fast alles so funktioniert wie es sollte.

Den ersten Versuch hatten wir noch vor dem Sommertreffen unternommen. Wie auch bei den bisherigen Probestücken wurde zunächst eine dehnbare Folie (Nullfolie) in die Form gesaugt, um eine vakuumdichte Oberfläche für den eigentlichen Infusionsaufbau zu erhalten. Diese Folie muss während des gesamten Bauprozesses von einer Vakuumpumpe in der Form gehalten werden. Problematisch an diesem Verfahren ist die Empfindlichkeit der Folie gegenüber Beschädigungen durch Werkzeuge. Dies ist insofern sportlich, da beim Zuschneiden und Einlegen stets mit Scheren in Formnähe gearbeitet werden muss, um die Fasern am Rand des Bauteils abzustufen. Weiterhin ist der Vakuumaufbau nur eine begrenzte Zeit dicht. Insbesondere dieser Aspekt hat während des gesamten Bauprozesses viele Nerven gekostet, da am Vakuumaufbau ständig Leckagen beseitigt werden mussten.

Das Einlegen der trockenen Fasern auf die Nullfolie hat insgesamt etwa zehn Tage gedauert. Dies dauerte so lange, da die Fasern sehr präzise eingelegt werden mussten und im Schnitt drei arbeitende Personen zu wenig waren. Auf die Fasern kommt schließlich der Infusionsaufbau, welcher aus vier Elementen besteht:

  • eine Fließhilfe, zur Verteilung des Harzes auf dem Bauteil
  • eine zentrale Luftleitung, zur Evakuierung des Bauteils
  • acht am Formrand angeordnete Harzangussleitungen
  • ein Vakuumsack zur Abdichtung des Aufbaus

Insgesamt hat der gesamte Prozess bis zu diesem Zeitpunkt ca. zwei Wochen gedauert und ob sich die gesamte Arbeit lohnt entscheidet sich nur in wenigen Minuten, nachdem die Infusion gestartet wurde. Dazu muss das Harz angerührt, in YOCTO entgast und schließlich am Bauteil angeschlossen werden. Durch das Vakuum werden die Fasern ohne weiteres Zutun getränkt. Ist die Infusion aber erst einmal gestartet, kann dieser Prozess nicht mehr gestoppt werden.

Leider hat uns gerade der Vakuumaufbau einen Strich durch die Rechnung gemacht, indem er undicht geworden ist. Die einströmende Luft hat den Druckgradienten zerstört und augenblicklich den Infusionsprozess gestoppt. Das einzig Positive war, dass sich noch während des Infundierens die Fehlerursache abzeichnete, für die eine Lösung bestand: ein zweiter, hier aus zeit- und platzgründen wegoptimierter Vakuumsack.

Die Fasern, die das Harz in den ersten 30 Sekunden vor der Leckage durchtränkt hatte, haben aber die Hoffnung geschürt, dass sich das Bauteil, wie in vorherigen Bauteilversuchen, komplett mit Harz durchtränken lässt. Also stand nach einem kurzen Urlaub aller Beteiligten die Optimierung des Prozesses auf dem Plan. Dafür wurden zum einen die Stehkragen so angepasst, dass die Fasern schneller eingelegt werden können, trotzdem aber genug Platz für einen zweiten Vakuumsack bleibt. Weiterhin wurden einige Kleinigkeiten verbessert.

Bei dem zweiten Versuch haben sich viele dieser kleineren Verbesserungen ausgezahlt. Mit einer deutlich größeren Gruppe konnten teilweise sogar im Schichtbetrieb die Fasern eingelegt werden. Die Zeit zum Einlegen hat sich so mehr als halbiert und die dehnbare Folie blieb stabil bei einem sehr guten Enddruck. Außerdem haben wir einen zweiten Vakuumsack verwendet, der den ersten Vakuumsack während der Infusion weiter abdichtet. Insgesamt hatten wir somit wieder vier Vakuumpumpen im Einsatz, um alle Säcke mit je einer eigenen Pumpe zu bedienen und parallel entgasen zu können. Durch diesen Aufwand hat der Aufbau bis zuletzt dicht gehalten.

Die große Überraschung kommt wie immer beim Entformen. Das Bauteil als solches ist bis auf sehr kleine Stellen in der nichttragenden außen liegenden Glaslage komplett durchtränkt. Allerdings zeichnen sich die Absaugung und Falten vom Vakuumsack in dem Bauteil ab. Dadurch ist das Bauteil nicht perfekt, aber für einen Bruchversuch vollkommen ausreichend.

Zubehörbau für die Infusion

Zubehörbau für die Infusion

Bei dem Bau des letzten Probestückes hatte das Entgasen noch zu viel Zeit in Anspruch genommen, da unser bisheriger Exsikkator, also das Behältnis, mit dem man ungewünschte Luftbläschen aus dem Harz entfernen kann, zu klein war. Deshalb haben wir einen etwas größeren Exsikkator gebaut. Dieser ist aus der unteren Hälfte eines 200l Fasses entstanden, das sehr massiv mit Kohle verstärkt wurde, um der Last standzuhalten. In den Deckel haben wir eine 20mm dicke Plexiglasscheibe eingelassen, damit wir alle 7 Harztöpfe während des Entgasens einsehen können. Die Scheibe haben wir mit einem eigens dafür angefertigtem Werkzeug auf unserer Fräse aus der Platte herausgetrennt. Mit einem Durchmesser von 56cm ist „Yocto“, unser neuer Exsikkator, nun der größte uns bekannte Exsikkator in Braunschweig. Zusätzlich haben wir für unsere Vakuumpumpe, die direkt am Bauteil hängt, eine schöne neue Harzfalle gebaut. Der Deckel und der Boden bestehen dabei aus dem gleichen Plexiglas wie das Guckloch von Yocto.

Da wir die fertigen Rumpfhälften vorne im Bereich des Cockpits schäften und hinten in der Rumpfröhre verkleben werden wollten wir beides vorab einmal testen. Dazu haben wir wie angekündigt versucht, das Kohlenstofffaser-Aramid-Gewebe (a.k.a. Biene Maja) zu schäften. Leider blieb es bei einem Versuch, da sich die Aramidfasern trotz der Kohlefasern nur mit sehr geringem Vorschub schleifen lassen: aufgrund der schlechten Haftung zum Harz ziehen sich die Aramidfasern aus der Matrix heraus. Daher werden wir in Zukunft den Lagenaufbau abgestuft in die Form einlegen, um uns das Schleifen zu ersparen. Zum Üben des Verklebens der Rumpfröhre haben wir anschließend zwei ca. einen Meter lange Halbschalen gebaut. Ziel war einen möglichst gleichmäßigen Verklebespalt zu erzeugen, was auf Anhieb funktioniert hat.

Zusätzlich zu den Vorbereitungen an den Formen haben wir ein System aus Lasern an der Decke über den Formen installiert. Acht feste Laser markieren uns die Position der Querkraftbeschläge und Spanten und ein verschiebbarer Laser kann am Vorderrumpf an jeder beliebigen Position in der Form ein Kreuz aufspannen. Diesen können wir sowohl für die Form der Rumpfoberseite als auch für die Rumpfunterseite verwenden. Das Kreuz hilft uns später beim Setzen der Beschläge und Einbauten, sowie beim Einlegen der einzelnen Lagen.

Abschließend haben wir in Zusammenarbeit mit dem DLR für die von uns verwendete Hochmodulkolenstofffaser Faserkennwerte ermittelt. Um genauere Werte zu erhalten haben wir mit unserem Infusionverfahren und unserem Harz eine ebene Platte gebaut, aus der die einzelnen Proben dann heraus gesägt wurden. Die mit Dehnmessstreifen bestückten Proben hat dann das DLR bis zum Bruch auf Druck belastet. Da die Werte besser als die zuvor angenommenen Werte sind, wird die finale Belegung zur Zeit berechnet. Der Bau der vollständigen Halbschalen für den Bruchversuch steht damit unmittelbar bevor.

Finaler Infusionsversuch am Vorderrumpf

Finaler Infusionsversuch am Vorderrumpf

Beim Bau der Rumpfstruktur der SB 15 ist inzwischen das Infusionsverfahren an sich wieder in den Vordergrund gerückt. Zuvor wurden die Formen für den Bau der Halbschalen vorbereitet. Da die aus mehreren Teilen bestehenden Formen aber für die Infusion nicht dicht genug sind stand die Auswahl einer dehnbaren Folie auf dem Programm. Diese Folie wird in die leere Negativform gesaugt, um eine neue, dichte Oberfläche zu schaffen, auf die dann der restliche Aufbau kommt. Die Suche nach einer geeigneten Folie, welche genug Dehnungbarkeit besitzt und trotzdem vakuumdicht bleibt war dabei gar nicht so einfach. Ein sehr übersichtlicher Markt für hochdehnbare Vakuumfolien und Schwierigkeiten bei der Beschaffung ebendieser haben die Auswahl zusätzlich erschwert. Dadurch haben wir eine Zeit lang jede halbwegs dehnbare Vakuumfolie ausprobiert, die wir kriegen konnten. Nach anfangs sehr enttäuschenden Ergebnissen haben wir aber mit jeder Folie dazugelernt und sind der durch die Form vorgegebene Kontur immer näher gekommen. Inzwischen haben wir unsere Traumfolie gefunden. Mit der richtigen Folie, einer entsprechenden Vorbereitung der Formen und der richtigen Technik haben wir die Folie faltenfrei und überall anliegend in die Form gesaugt bekommen. Zudem verträgt sich die Folie mit unserem Harzsystem und macht auch nach mehreren Tagen Benutzung keinerlei Probleme.

Nachdem das Problem mit der Folie gelöst war sind wir das nächste Probestück angegangen. Der gebaute Bereich ist ca. 1,2m lang und sitzt im Mittelrumpf. Diese Stelle ist sowohl vom Lagenaufbau als auch von der Fließlänge des Harzes die kritische Stelle des Rumpfes. Damit der Versuch aussagekräftig ist haben wir die Originalbelegung mit „scharfem“ Material verwendet. Wie geplant haben wir den gesamten Infusionsaufbau auf der dehnbaren Folie aufgebaut. Für den Aufbau waren letzten Endes vier Vakuumpumpen nötig, neben zwei geliehenen Pumpen auch unsere neue Membranpumpe, welche die dehnbare Folie über Tage in der Form gehalten hat.

Das Bauteil ist trotz kleiner Hindernisse sehr zufriedenstellend geworden und spricht für das Infusionsverfahren. Unter anderem wird das Harz in den großen Mengen, in denen wir es bei der Infusion verarbeiten, durch die exotherme Reaktion von Harz und Härter doch sehr schnell warm. In diesem Fall konnten wir die Harzbecher relativ komfortabel mit Eis herunter kühlen, für den Sommer muss hier allerdings eine andere Lösung her.

Zum anderen hat das Entgasen des Harzes, also das Entfernen von ungewünschten Luftblasen aus dem angemischten Harz, zu lange gedauert. Das lag in diesem Fall an einem zu kleinem Exsikkator, in dem jeweils nur ein Harzbecher entgast werden kann. Also werden wir auch hier etwas Neues bauen müssen womit dann mehrere Harzbecher gleichzeitig entgasen können. Zudem stehen in nächster Zeit viele kleinere Vorbereitungen an. Zum späteren Verbinden der beiden Halbschalen wollen wir das Verkleben der Rumpfröhre und das Schäften der Aramidfasern für den vorderen Bereich erproben. Außerdem werden für die Hochmodulkohlefasern noch Materialkennwerte benötigt, welche wir zusammen mit dem DLR ermitteln wollen. Und auch ein Stehkragen für die vordere untere Form steht wieder mal an, worin wir ja bereits Übung haben. Nachdem der letzte Infusionsaufbau erfolgreich war sind diese letzten Schritte lediglich Fleißarbeit.

Gruben- und Werkzeugmaschinenraumrenovierung

Gruben- und Werkzeugmaschinenraumrenovierung

Heute möchten wir euch ein kurzes Update zu den Renovierungsarbeiten in unserer Werkstatt geben.

Letztes Jahr haben wir damit begonnen unseren Werkzeugmaschinenraum zu renovieren. Ursprünglich sollten lediglich Ölauffangwannen unter unserer Fräse, Drehbank, Kappsäge und Bohrmaschine aufgestellt werden. Letzten Endes sanierten wir dann aber den gesamten Werkzeugmaschinenraum: Wir haben feuchten Putz abgeschlagen, einen nicht mehr genutzten Durchbruch zum Rüstraum zugemauert, alle Wände verputzt, neue Heizkörper installiert, die 60 Jahre alten Fenster durch Doppelverglasung ausgetauscht, alles frisch gestrichen und eben Wannen unter den Maschinen platziert. Durch die isolierten Scheiben bekommen wir nun auch im Winter Tageslicht, denn mit der alten Einfachverglasung war bei Kälte immer eine Dämmung aus Styropur von Nöten. Außerdem wurde die Gelegenheit genutzt unsere große Drehbank zu überholen. Und wie kann man die Wannen und Maschinen auf den Yoktometer genau platzieren? Dank unseres „Profigolfers“ Kristian und unserem kleinsten Hammer kein Problem…

Außerdem haben wir die Versiegelung unserer Fahrzeuggrube erneuert. Auch die Seitenwände sind jetzt vollständig mit öldichter Folie ausgekleidet. Damit die Folie in Zukunft nicht durch Spitze Gegenstände verletzt wird kam zum Schluss noch eine Schicht Beton-Estrich auf die Folie.

Nun stehen unsere Werkzeugmaschinen und die Grube wieder dem Werkstattbetrieb voll zur Verfügung.

Letzte Vorbereitungen der Rumpfformen fürs Infusionieren

Blick in die Rumpföhre

Da der Übergang zwischen den beiden Hälften der Rumpfform noch nicht ausreichend genau passte mussten wir ihn noch von innen abspachteln. Dies war uns aber nicht mehr möglich, da gerade erst das letzte große Loch der Form – dort wo später mal die Haube sitzen wird – geschlossen wurde, um die Formen besser für die Vakuuminfusion vorzubereiten. Um also in der geschlossenen Form arbeiten zu können musste zuerst ein neues Loch in den frisch geschlossenen Bereich gesägt werden. Die eigentliche Arbeit, den Übergang bei der Trennebene glatt zu spachteln, hat sich übrigens als recht unliebsame Aufgabe erwiesen, vor allem wegen Platzmangel, Wärme, Staub, Dämpfe und laut von außen auf der Form trommelnden Akafliegern.

Der zusätzliche Aufwand hat sich aber sichtlich gelohnt. Die Formen passen jetzt wieder gut zusammen. Um das Loch wieder verschließen zu können gibt es jetzt einen vakuumdichten Deckel.

Frühjahrsputz

Essen Frühjahrsputz

Wir haben geputzt! Gestern haben wir unsere Werkstatt, Halle und Hof wieder auf Vordermann gebracht. Anschließend wurden alle Beteiligten mit selbstgemachten Käs’spatzen belohnt.

Abends gab es schließlich unsere vereinsinterne Saisonvorbesprechung. Nun sind alle Akaflieger für die kommende Saison vorbereitet und warten nur noch auf die Flugzeuge.

Zwei Abfliegen und Winterwartung

Abfliegen Kammermark 2015

1. Abfliegen in Kammermark

Am 24. und 25.10. haben wir mit der SB 10 die Akaflieg Berlin in Kammermark zum Abfliegen besucht. Dort wurde wie jedes Jahr ein Ziellandewettbewerb veranstaltet. Abends haben wir in großer Runde gegrillt und anschließenden wurde in der Windenhalle gefeiert.

 

Abfliegen 2015

2. Abfliegen in Braunschweig

Am 31.10. und am 01.11. fand unser Abfliegen statt. Nachdem sich am Samstagnachmittag der Nebel aufgelöst hatte, konnten wir noch einige Starts machen. Am Sonntag konnten wir bereits früher aufbauen. Kurz vor Sonnenuntergang beglückwünschten wir sogar noch zwei Freiflieger.

 

Winterwartung 15/16

Winterwartung

Der Großteil der Winterwartung ist bereits geschafft. Der Discus und die SB 7 stehen bereits wieder in ihren sauberen Anhängern. Die SB 14 hat freundlicherweise einen trockenen und warmen Unterstellplatz in der Halle des DLRs bekommen. Nur die ASW 28 und die SB 11 teilen sich momentan noch die Werkstatt.