F5B-Schalenflügel - Geht's auch schneller?

Nachdem 2018 die Formen für den Go One 9 gefräst waren, stellte sich die Frage nach der Bauweise. Klar war, dass es ein Schalenflügel werden sollte. Zwar wären Vollkernflügel wie sie bei den aktuellen F3K oder F5J Konstruktionen derzeit weit verbreitet sind ebenfalls interessant gewesen, allerdings fehlte hierzu die Möglichkeit die Kerne zu fräßen.
Eines der Hauptziele war den Bauprozess zu beschleunigen. Die Qualität bzgl. Festigkeit und Oberfläche sollte nicht schlechter werden als bisher. Ebenso sollte das Gesamtgewicht des Flügels sich im üblichen Rahmen zwischen 400g und 450g bewegen.

Wo bleibt die Zeit?

Zeit kann über kleine Verbesserungen (wie mehr/bessere Schablonen, etc.) eingespart werden, oder über Änderungen am Prozess an sich. Kleinere Verbesserungen bringen in der Regel auch nur kleinere Zeitgewinne. Wenn mehr Zeit eingespart werden soll, muss über den Prozess an sich nachgedacht werden. Wie in "Flügelaufbau" beschrieben, bestand der klassische Prozess aus den Schritten:

  • Vorbereitung (incl. Wachsen, Form abkleben, Lackieren, Zuschneiden)
  • Außenlage
  • Innenlage (incl. Ebenmachen des Stützstoffes, Ausschnitte für Holm & Servos)
  • Zumachen (incl. Einbau Servos, Positionierung Holmsteg)
Im Bereich der Vorbereitung und des Zumachens wurde kein großes Einsparpotential ausgemacht. Bleiben noch Außenlage und Innenlage. Die Idee liegt nahe, die Schritte der Außenlage und der Innenlage zu kombinieren, und in einem Arbeitsschritt zu erledigen. Dadurch fallen viele zeitaufwändige Tätigkeiten die zum Bereich der Innenlage gehören weg. Z.B. das Ebenmachen des Stützstoffs oder das Ausschneiden und Auskratzen der Ausschnitte für den Holmgurt und die Servos. Außerdem muss nur noch 1 x abgesaugt werden statt bislang 2 x.

Wobei wir hier sicher nicht die ersten sind, die diese Idee umgesetzt haben. Im folgenden soll ein möglicher Weg beschrieben werden, wie Außenlage und Innenlage in einem Arbeitsschritt in die Form gesaugt werden kann. Der Vollständigkeit halber wird der komplette Bauprozess beschrieben.

Vorbereitungen

Die Form ist fertig gewachst. Dort wo später die Dichtlippe auf die Klappe geklebt wird, ist ein Streifen Klebeband in die Form geklebt. Dadurch entsteht im fertigen Flügel ein Absatz. Da das Klebeband in der Form und das aus dem die Dichtlippe besteht die gleiche Dicke haben steht die Dichtlippe später nicht über die Oberfläche hinaus. Wenn vorsichtig gewachst wird, können mit dem gleichen Klebeband in der Form mehrere Flügel gebaut werden bevor es getauscht werden muss.

Form gewachst

Beim Lackieren blieb alles beim Alten

Lackieren 1

Lackieren 2

Um Außen- und Innenlage auf einmal laminieren zu können, muss es beim Laminieren schnell gehen. Da in einem F5B-Flügel eine massiver Holmgurt benötigt wird, ist ein Aufbau aus Rovings zeitintensiv beim Laminieren. Daher wurde auf UD-Material (M40J, 100g/m²) umgestellt. 10 Lagen hieraus ergeben ~1mm Schichtdicke.

Holmzuschnitt

Für Außen- und Innenlage sollen die aktuellen Carboweave Kohlegelege (53g/m² als Außenlage, 29g/m² als Innenlage) zum Einsatz kommen. Es macht durchaus Sinn einen Zuschnittplan zu erstellen, um die Abschnitte zu minimieren. Dadurch reicht jeweils 1/2 Sheet für einen Flügel inc. HLW und SLW.

Außenlage Zuschnitt

Beim Stützstoff ergaben sich Änderungen. Statt Balsa kommt Rohacell oder Cascell Schaum mit ~31g/m² zum Einsatz. Der Vorteil gegenüber Balsaholz ist, dass der Schaum ein "totes" Material ist, das sich trotz der benötigten Ausschnitte für Holm und Servos nicht verzieht. Der Schaum endet knapp vor der Scharnierlinie und reicht nicht bis in die Klappe. Auch im Bereich des Randbogens endet der Schaum so, dass es beim Schließen der Form nicht zu einer Kollision von Ober- und Unterseite kommt. Die im Bild sichtbaren Stege im Bereich des Holmgurts dienen zur Stabilisierung des Stützstoffs und werden vor dem Einlegen entfernt.

Rohacell 1

Vorder- und Hinterkante des Schaums sind schräg angeschliffen, für die Servoausschnitte ist es einfacher den Schaum mit einer Klinge schräg flachzudrücken.

Rohacell 2

Die Formen sind mit Stoff abgeklebt, um den Folienschlauch zu schützen.

SLW Form abgeklebt

Laminieren

Das Laminieren beginnt mit den UD-Lagen für den Holmgurt. Als Härter wird der langsame GL2 verwendet. Alle 10 Lagen werden aufeinander getränkt und sind breit genug um damit den Gurt für die Oberschale und die Unterschale zuzuschneiden. Das Tränken dauert zu zweit ~15min.

Holmgurt laminieren

Da der Stützstoff vor der Scharnierlinie endet, muss in die Klappe mehr Gewebe. Die Klappe stellt sozusagen eine "lokale Hartschale" dar, und enthält in Summe ~160g Gelege. Gleiches gilt für den Servobereich, der ebenfalls mit zusätzlichem Gewebe verstärkt wird. Beim Einlegen helfen entsprechende Schablonen, die an der Verstiftung der Form fixiert werden.
Die Außenlage wird mit schnellerem Harz (~45min Topfzeit) laminiert.

Verstärkungen einlegen

Nachdem die Außenlage laminiert ist, wird der fertig zugeschnittene Holmgurt eingelegt. Auch hierfür existiert für die Positionierung eine Schablone. Die Fixierungsfäden des UD-Geleges sollten oben sein, damit diese sich später nicht auf dem Flügel abzeichnen.

Holmgurt einlegen

Holmgurt eingelegt

Da der Holmgurt bereits positioniert ist, richtet sich der Stützstoff beim Einlegen automatisch am Holmgurt aus.

Stützstoff einlegen

Um den Stützstoff zu fixieren kann er mit schmalen Kreppbandstreifen die über den Holmgurt laufen fixiert werden. Diese Streifen zeichnen sich später auf der Innenlage ab, sodass an diesen Stellen das Kreppband (und die Innenlage) vom Holmgurt gekratzt werden kann, bevor dann die Verklebung mit dem Holmsteg erfolgt.

Stützstoff eingelegt

Zum Laminieren der Innenlage gibt es leider kein Bild. Die Innenlage wird auf Küchefolie getränkt. Diese wird dazu möglichst faltenfrei mit kleinen Klebstreifen auf den Tisch geklebt. Für das Tränken sollte unbedingt frisches Harz angerührt werden sonst muss man sich auf einen "Kampf" einstellen, wenn die Innenlage in der Form liegt und man versucht die Folie abzuziehen. Nachdem die Innenlage getränkt ist, wird mit einem Messer mit möglichst wenig Abstand zum Gewebe die Frischhaltefolie samt Innenlage ausgeschnitten. Die Innenlage wird dann eingelegt. Im Bereich der Klappe, des Holms und den Servoausschnitten lässt sie sich durch feststreichen ganz gut mit dem Untergrund verbinden. Auf dem Stützstoff haftet die Innenlage so gut wie nicht. Die Küchefolie abzuziehen ist eine etwas heikle Angelegenheit. Bewährt hat sich von innen nach außen vorzugehen, und die Folie über eine scharfe Kante (z.B. Lineal) abzuziehen.
Hinter die Innenlage kommt Comboflex SB. Dies hat gegenüber klassischem Abreisgewebe den Vorteil, dass es sich deutlich leichter wieder lösen lässt. Vor allem im Bereich des Holmgurts ist das entscheidend, da unter Vakuum viel Harz herausgesaugt wird.
Nach dem Einsacken können die Kanten des Stützstoffs z.B. an den Servoausschnitten oder auch im Randbogenbereich nochmal von Hand nach unten gedrückt werden, um an den Rändern Lufteinschlüsse zu vermeiden.

Eingesackt 1

Eingesackt 2

Schließen der Form und die Vorbereitungen dazu

Als Vorbereitung zum Schließen der Form muss der Holmsteg vorbereitet werden. Manchmal fühlt man sich hier inzwischen fast an einen Rippenflügel erinnert. Die Rippen stabilisiern die Schale, insbesondere auch im Bereich der Servos.

Rippen

Zum Bauen des Holmstegs gibt es eine einfache Schablone über die die Rippen und der Hilfsholm positioniert werden können. Hauptholmsteg, Rippen und Hilfsholm werden mit Sekundenkleber zu einer Einheit verklebt.

Holmstegbau

"Probeliegen" des Holmstegs in der Unterschale.

Holmsteg in Flügelform

Die Servos incl. dem fertigen Kabelbaum werden in die Form geklebt. Der Holmsteg wird mit kleinen Balsaholzstückchen gegen Verrutschen gesichert.

Servos in Flügelform

Kurz vor dem Schließen der Form.

Zumachen

Die Ergebnisse.

SLW und HLW direkt nach dem Entformen. Der Flügel wurde schon nachbearbeitet, d.h. entgratet und die Klappen gängig gemacht.

SLW entformt

HLW entformt

Flügel entformt

Fazit: Benötigte Zeit

Außen- und Innenlage auf einmal zu laminiern ist möglich und spart Zeit ein. Die Gesamtzeit für die Innenlage nach der klassischen Bauweise bei der diese separat eingesaugt wird lag bei 3 Personen a ~4 Stunden, in Summe also ~12 Stunden Arbeit. Wird Außen- und Innenlage auf einmal gesaugt, fallen diese ~12 Stunden weg. Dafür wird die Außenlage etwas zeitaufwändiger, ebenso wie die Vorbereitung, da der Stützstoff aufwändiger zugeschnitten und angeschrägt werden muss. In Summe fallen dort ~4 Stunden mehr an. Unter dem Strich bleibt immer noch eine Zeitersparnis von ~8 Stunden.

Fazit: Qualität, Festigkeit und Gewicht

Das Gewicht konnte wie angestrebt im Bereich von 425g +/-15g für den Flügel incl. Servos gehalten werden.
Die Festigkeit hängt im wesentlichen vom verwendeten Material und der Materialmenge ab. Auch hier gab es keine Überraschungen, die Festigkeit ist nicht zu unterscheiden zu einem Flügel bei dem Außenlage und Innenlage in 2 Arbeitsschritten verarbeitet werden. Die Klappen in denen sich kein Stützstoff befindet sind ebenfalls vergleichbar mit den Klappen bei einem klassischen Aufbau. Die zusätzlichen Gewebelagen kompensieren das Fehlen des Stützstoffs.
Die Qualität ist ebenfalls gleichwertig. Allerdings ist besonderes Augenmerk auf die angeschrägten Stützstoffkanten zu richten, da dort sonst die Gefahr von Lufteinschlüssen besteht. Wenn der Stützstoff einfach durchläuft und erst vor dem Saugen der Innenlage entfernt wird ist die praktisch ausgeschlossen. Auch die Positionsgenauigkeit des Holmgurts ist etwas schlechter einzustufen, jedoch noch ausreichend genau.