Aufgeblasene F5B-Rümpfe

Die bisherige Beschreibung zum Aufbau von F5B-Rümpfen auf F5B.de stammt aus dem Jahr 2006. Seither gab es die ein oder andere Regel-Änderung, es wurden neue Materialen verfügbar und die Bauweisen haben sich etwas weiterentwickelt.
Die gravierendste Regeländerung war sicherlich der Umstieg von NiMH-Zellen auf LiPo. Mit der gleichzeitigen Einführung der Mindestfläche führte dies zu deutlich weniger Flächenbelastung (~60g/dm² statt 75g/dm²). Dies wiederum führt bei der Landung zu geringeren Geschwindigkeiten und Belastungen. Infolgedesssen kommt es kaum noch zu Beschädigungen des Rumpfes bei der Landung. Dadurch tritt der Vorteil der Zähigkeit von Kevelar eher in den Hintergrund, und die Verwendung von Kohlefaser wird auch für Rümpfe interessant.
Im Jahr 2020 lässt sich sagen dass fast 100% der Rümpfe die auf F5B-Wettbewerben eingesetzt werden im Wesentlichen aus Kohlefaser bestehen. Teils noch mit einer Innenlage Kevelar, vorwiegend zur elektrischen Isolation.

State of the art?

Wie schon 2006 stellt sich auch im Jahr 2020 (und vermutlich auch die nächsten Jahre) immer noch die Frage nach der Verklebung. In den letzten Jahren hat sich die Aufblastechnik immer mehr verbreitet. Dabei wird ein Modelierballon, Fahrradschlauch, FlexiWonder oder ähnliches in der geschlossenen Form aufgeblasen, um die Halbschalen zu verbinden und überschüssiges Harz herauszupressen.
Vorteile:

• Gute Verklebung der Halbschalen, da nass in nass
• Überschüssiges Harz wird aus der Form gepresst
• Schnell

Nachteile:

• Form muss dafür ausgelegt sein (Druckresistent / Ventilanschluss)
• Weniger prozesssicher, bzw. es muss Erfahrung gesammelt werden bis es relativ sicher funktioniert

Was kommt rein?

Nach wie vor ist eine gute Vorbereitung wichtig. Es sollte also bevor der erste Tropfen Harz im Becher landet alles zugeschnitten sein. Für einen Rumpf kommt beispielsweise folgendes zum Einsatz (von außen nach innen):

• 120 g/m² Kohlefaser komplett, diagonal zugeschnitten (45°)
• 160 g/m² Kohlefaser bis ca. 50cm hinter Flächenauflage, gerade geschnitten (0°)
• 2 Lagen 100 g/m² Kohlefaser M40J UD von Flächenauflage bis hinten (logischerweise auch 0°, Faserrichtung dem Rumpfrohr entlang :-))
• 100 g/m² Kohlefaser M40J UD, ca. 40 cm lang, als zusätzliche Verstärkung im hintersten Teil des Rumpfes
• 10 Aramid-Rovings ca. 30 cm für Flächenauflage
• 6 Kohle-Rovings IMS 24000 ca. 30 cm für Flächenauflage
• 6 Kohle-Rovings IMS 24000 ca. 8 cm für Flächenauflage / Einschlagmutter
• 2 Kohle-Rovings ca. 16 cm für Leitwerksauflage
• Einschlagmuttern für Verschraubung
• 63 g/m² od. 36 g/m² Kevelar vorne bis hinter Flächenauflage zur elektrischen Isolierung

Was kommt rein und zum Teil wieder raus?

• 60 ml Epoxydharz L, gemischt mit 18 ml Härter GL2 und 3 ml Härter GL1

Was kommt rein und dann (hoffentlich) wieder ganz raus?

• 1 Modelierballon z.B. 350Q

Das ganze ergibt einen Rumpf von ca. 115g Gewicht, der aufgrund der Materialeigenschaften von Kohlefaser deutlich steifer ist als ein gleichschwerer Kevelarrumpf. Mit den aktuellen Modellgewichten übersteht ein solcher Rumpf halbwegs normale Landungen schadlos.

Los geht's.

Nein, doch noch nicht. Bevor es los geht, erstmal ein Blick auf die Vorbereitungen und auf die "Aufblas-Hardware". Die Lanze besteht in diesem Fall aus einem Messingrohr mit mehreren kleinen Bohrlöchern, damit die Luft in den Ballon strömen kann.
Das Gewebe wird später mit einer Walze außerhalb der Form auf einer Folie laminiert. Auf der Folienrückseite ist die Kontur der Zuschnitte aufgezeichnet. Dies ist hilfreich, um die 1. Lage verzugsfrei auf die Folie zu legen. Die darauffolgenden Lagen orientieren sich an der 1. Lage.

Vorne ist ein Autoventil aufgeklebt über das die Lanze zum Aufblasen mit dem Reifenfüller, der am Kompressor hängt, verbunden werden kann.

Die lackierte Form. In diesem Fall hat die im Bild linke Formhälfte eine Sicke um überschüssiges Harz aufzunehmen, ohne dass dies beim Aufblasvorgang durch die komplette Trennebene gedrückt werden muss. Außerdem schützt die Sicke die Passstifte vor Verklebung. Dies hat sich in der Praxis sehr gut bewährt.

Die Löcher in der Stirnseite der Form sind zum späteren Verschrauben der Lanzenhalterung. Hierzu wurde bereits beim Erstellen der Form eine Stahlplatte mit Gewinde in die Form einlaminiert.

Das Autoventil ist nahezu selbstdichtend in dem vorderen Kanal der Form. Zum Schutz des Ballons hat es sich bewährt dort zusätzlich Vakuum-Dichtband einzulegen. Dieses lässt sich durch ziehen entspreched dünner machen und verpresst sich mit dem Ballon und der Form zu einem absolut dichten Verschluss.

Die Lanze reicht bis ca. 5mm vor dem Ende des Rumpfs.

Modelierballon in der 350er Größe (3 Zoll Durchmesser, 50 Zoll Länge in aufgeblasenem Zustand). Dies reicht gerade aus, um auf die notwendige Länge der Lanze von ungefähr 130cm gezogen zu werden. Die Fixierung des Ballons am Autoventil erfolgt mit einem Kabelbinder.

Die Halterung der Lanze besteht im Wesentlichen aus einem 4-Kant Stahlrohr das später vorne auf die Form geschraubt wird. Dadurch kann die Lanze nicht aus der Form rausrutschen. Die Verschraubungen des Ventils sind mit Gewindedichtband abgedichtet.

Los geht's?

Immer noch nicht. Noch ein kurzer Blick auf die angeschliffenen Einschlagmuttern M3 und die eingetrennten Schrauben. Die Muttern werden mit diesen in der Rumpfform fixiert, nachdem das Gewebe eingelegt wurde.

Die vorbereiteten Gewebezuschnitte in der Reihenfolge in der sie später gebraucht werden und...

...die Rovings für Flächen- und Leitwerksauflage.

Jetzt aber!

Zunächst wird mit schnellem Harz (30min, nur GL1 Härter) die Leitwerksauflage laminiert. Die Stifte in der rechten Formhälfte hinterlassen Löcher im fertigen Rumpf über die das HLW und das SLW positioniert und verstiftet wird. Da dieses Harz bis zum Aufblasen schon relativ fest ist, werden die Stifte nicht aus der Form gepresst.

Die Gewebelagen werden nacheinander auf Folie laminiert. Wichtig ist eine linke und eine rechte Seite zu laminieren. Zunächst die 120 g/m² Außenlage.

Danach alle weiteren Lagen.

Bevor die getränkten Lagen in den Rumpf eingelegt werden, wird eine Harzschicht in die Form gestrichen. Dies minimiert Lufteinschlüsse. Zuviel eingebrachte Harz wird beim Aufblasen wieder aus der Form gepresst. Da die Form sehr gut schließt, wurde auf die Trennebene bis zur Sicke Klebeband geklebt, um die Form minimal offen zu halten. Dies gleicht auch die Dicke der Lackschicht zwischen Sicke und eigentlicher Form aus.

Zunächst werden in die relativ scharfe Kante an der Flächenauflage 2 Kohlerovings eingelegt.

Die fertig getränkten Gewebelagen werden zunächst von der Folie abgezogen...

...dann in die Form eingelegt...

...und schließlich festgedrückt.

An der Flächenauflage sind aufgrund der Kante Einschnitte notwendig.

Für die Flächenauflage werden Kevelar und Kohlerovings eingelegt.

Danach erfolgt die Verschraubung der vorbereiteten Einschlagmuttern mit dem Bund nach unten, sodass ein Teil der Rovings davon umschlossen wird.

Danach wird die Mutter mit eingedicktem Harz und weiteren Rovings von innen umschlossen.

Überstehendes Gewebe wird an der einen Formhälfte auf Höhe der Formkante eben geschnitten. An der anderen Formhälfte wird das Gewebe überstehen gelassen, da es später zur Verklebung genutzt wird.

Zuletzt folgt eine Lage Kevelar im vorderen Rumpfbereich. Diese läßt sich großteils mit dem Überschüssigen Harz des darunterliegenden Kohlegewebes tränken. Die Kevelarlage schützt den Ballon im kritischen Bereich der Flächenauflage. Sie ist so elastisch dass sie nicht eingeschnitten werden muss. Im fertigen Rumpf hat sie zudem den Vorteil, dass sie elektrische Bauteile von der Kohlefaser isoliert.

Das Nagelbrett dient dazu das überstehende Gewebe für die Verklebung nach innen herunterbinden zu können. So können die Formhälften auf einfache Weise geschlossen werden, und es ist sichergestellt, dass das überstehende Gewebe innerhalb der Formen bleibt.

Das oben bereits erwähnte Vakuum-Dichtband, um den Ballon im vorderen Bereich zu schützen, und das Ventil 100%ig abzudichten.

Die Rumpfform ist bereit zum Schließen. Die Lanze liegt in der Formhälfte mit dem überstehenden Gewebe das zur Verklebung der beiden Hälften dient. Kritisch an dieser Rumpfform sind insbesondere die Flächenauflage und die Leitwerksauflage. Es ist darauf zu achten, dass überall mindestens eine Lage Gewebe in die andere Formhälfte hineinragt. Stellen an denen der Ballon beim Aufblasen direkt mit der Form in Berührung kommt, enden fast immer mit einem Platzen des Ballons. Nachdem die Form aufeinandergelegt ist, wird der Bindfaden durchtrennt, und zwischen den Formhälften herausgezogen. Danach erfolgt das Schließen mit Schraubzwingen.

Geschafft. Die Form ist geschlossen, die Halterung für die Lanze verschraubt.

Aufgeblasen wird mit ~3,5 Bar. Der Abzug am Reifenfüller wird mit Klettband fixiert, sodass der Ballon konstant auf dem gleichen Druck gehalten wird, auch wenn irgendwo minimal Luft entweicht. Das ganze System ist so dicht, dass der Kompressor wenn er einmal aufgepumpt wurde abgeschaltet werden kann.

Nach ungefähr 20 Stunden kann der Druck aus dem Ballon abgelassen werden. Bis zum Entformen sollte noch etwas länger gewartet werden. Nach dem Entformen muss noch der Ballon und die Lanze aus dem Rumpf raus. Die Lanze kann dazu einfach im Rumpf um die eigene Achse gedreht werden. Dabei wickelt sich der Ballon um die Lanze und wird von der Rumpfwand weggezogen.
Hier nun das grob entgradete Ergebnis.