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/F5K oder F3J/F5J Konstruktionen derzeit weit verbreitet sind ebenfalls interessant gewesen, allerdings fehlte hierzu die Möglichkeit die Kerne zu fräßen.
Eines der Hauptziele war den Bauprozess des Schalenflügels 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 im wesentlichen aus 4 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.
Wir sind jedoch sicher nicht die Ersten, die diese Idee umsetzen.

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.

Beim Lackieren blieb alles beim Alten

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. Daher wurde auf UD-Material (M40J, 100g/m²) umgestellt. 10 Lagen hieraus ergeben ~1mm Schichtdicke.

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.

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 kurz vor dem Einlegen entfernt.

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

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

Laminieren

Das Laminieren beginnt mit den UD-Lagen für den Holmgurt. Als Härter wird der langsame GL2 (210 min) 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. Optimal ist es den Gurt danach im Keller od. ähnlichem "kaltzustellen" damit die Reaktion des Harzes zusätzlich verlangsamt wird.

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 und den Randbogenbereich, 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.

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 der Flügeloberfläche abzeichnen.

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

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.

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 der Servoausschnitte lässt sie sich durch feststreichen 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.
Auf die Innenlage kommt zum Abschluss Comboflex SB. Dies hat gegenüber klassischem Abreisgewebe den Vorteil, dass es sich deutlich leichter wieder lösen lässt. Die Gefahr die Schale später beim abziehen aus der Form zu lösen geht damit gegen 0.
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.

Schließen der Form und die Vorbereitungen dazu

Vor dem Schließen der Form muss der Holmsteg vorbereitet werden. Inzwischen fühlt man sich hierbei fast an den Bau eines Rippenflügels erinnert. Die Rippen stabilisiern die Schale, insbesondere im Bereich der Servos.

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

"Probeliegen" des Holmsteg-Rippen-Hilfsholm-Gerüsts in der Unterschale.

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

Kurz vor dem Schließen der Form.

Die Ergebnisse.

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

Fazit: Benötigte Zeit

Außen- und Innenlage auf einmal zu laminiern ist möglich und spart Zeit ein. Die Gesamtzeit für die Vorbereitung und das Einsaugen der Innenlage nach der klassischen Bauweise 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 hierfür. In Summe fallen dabei ~4 Stunden mehr an. Unter dem Strich bleibt immer noch eine Zeitersparnis von ~8 Stunden.

Fazit: Gewicht, Festigkeit und Qualität

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 von einem Flügel bei dem Außenlage und Innenlage in 2 Arbeitsschritten verarbeitet werden - Vorausgesetzt es wurde das gleiche Material verwendet. Die Klappen in denen sich aufgrund der Bauweise 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. Bei einem Aufbau in 2 Schritten, bei dem der Stützstoff als komplette Lage ohne Ausschnitte einfach durchläuft ist dies praktisch ausgeschlossen. Auch die Positionsgenauigkeit des Holmgurts ist etwas schlechter einzustufen, jedoch noch ausreichend genau.