Am Donnerstag, den 9.7.2015 war für uns ein ganz besonderer Tag: das 1:2 Modell der AK-X konnte erfolgreich seinen Erstflug feiern!
Vor dem Erstflug des Modells stand zunächst eine Prüfung der Flugtüchtigkeit durch einen Prüfer des deutschen Modellbauverbandes an. Bereits hier begann die erste Probe für die Nerven der Konstrukteure. Stück für Stück wurden die Flügel des Segelflugmodells mit 200 Kilogramm Gewicht belastet. Als die Prüfung erfolgreich abgeschlossen war ging es zum finalen Test, dem Erstflug.
Mit fast 60 Kilogramm Abflugmasse und einer Spannweite von 7,5m kommt das Modell der noch zu bauenden manntragenden AK-X nicht nur optisch sehr nahe. Mit einem Flugzeugwert im fünfstelligen Bereich und mehr als 6000 investierten Arbeitsstunden war die Anspannung aller Beteiligten entsprechend groß.
Gezogen von einem 20 PS starken Modellmotorflugzeug gewann das AK-X Modell schnell an Höhe und konnte in knapp 300m über dem Boden ausgeklinkt werden. Der Pilot der AK-X, Alexander Muckenhirn, stellte recht schnell fest, dass das Modell vorzügliche Flugeigenschaften hat, und so konnte er den Erstflug mit einer sanften Landung auf dem Segelfluggelände erfolgreich abschließen. Laut seinen Aussagen flog sich das ferngesteuerte Modell absolut problemlos und verhielt sich wie ein konventionelles Segelflugmodell dieser Größe. Die berechneten Ruderausschläge waren korrekt und die Schwerpunktslage im unkritischen, gutmütigen Bereich.
Den Beobachtern bot sich das Bild eines, trotz starkem Wind, sehr ruhig gleitenden Segelflugzeuges. Vom Boden war das Modell in keiner Weise von seinem manntragenden Vorbild zu unterscheiden. Nach drei weiteren erfolgreichen Flügen konnte der Erstflug der AK-X gefeiert werden.
Besonderen Dank gilt, neben vielen anderen, der Stadt Rheinstetten, dem Piloten der AK-X Alexander Muckenhirn, dem Prüfer Wolfgang Bücher, den Schlepppiloten des Fliegerlandshops und natürlich allen anderen Partnern, ohne die der Bau dieses Modells unmöglich gewesen wäre.
Jetzt wird es ernst! Diesen Samstag, den 27.06.2015, wird unser AK-X 1:2 Modell flugfertig auf dem Tag der offenen Tür des KIT zu sehen sein. Für die kommende Woche ist dann der Erstflug angesetzt, der hoffentlich ein weiterer erfolgreich gemeisterter Meilenstein in der Entwicklung unseres Nurflügelsegelflugzeugs wird.
In den letzten Wochen ist wieder eifrig an der AK-X gebaut worden. Noch bewegen wir uns im Maßstab 1:2, doch der große, manntragende Flieger rückt langsam in den Fokus. Grund genug, die verbliebenen Arbeiten am 1:2-Modell zügig fertigzustellen. Daher ist die Werkstatt seit Wochen fast ausschließlich mit Formen, Tischen und anderen Utensilien belegt, die für die Arbeiten an der AK-X benötigt werden.
Konkret ist dies zum einen die nun fertiggestellte Form zum Bau eines Rumpfes für das 1:2-Modell, bei dem die Flächen auf halber Höhe, und nicht wie bisher unter dem Rumpf, angeordnet sind. Der Bau der Form erfolgte wie schon bei dem Tiefdeckerrumpf durch Abformen eines Rumpfpositivs (siehe auch: hier )
Parallel dazu entsteht der Rumpf der Tiefdeckerversion. Frisch entformt kann man den Unterschied zu seinem Urpositiv kaum erkennen. Doch Innen schlummert schon eine flugtüchtige Struktur. Hier werden nun in der nächsten Zeit die Haube, übrige Spanten, das Fahrwerk, sowie die nötige Steuerelektronik eingebaut.
Frisch „geboren“: Der Tiefdeckerrumpf ist entformt.
Den meisten Platz jedoch belegen die Flächenformen des 1:2-Modells. In ihnen wird derzeit eine zweite Garnitur Flügel gebaut. Ziel ist es, neben der Schaffung eines Back-ups, eine überarbeitete Struktur, sowie den Umgang mit einem anderen Fasertyp zu proben. Außerdem ist es eine gute Möglichkeit das Know-How des Flügelbaus in der Gruppe zu festigen und weiterzugeben, um beim manntragenden Flugzeug unnötige Fehler zu vermeiden.
Die Form für die Oberschale des linken Außenflügels nach dem Aushärten des Außenlaminats.
Seit Dienstag sind wir mit dem AK-X 1:2 Modell auf der AERO 2015 in Friedrichshafen! Die Resonanz von Herstellern und Besuchern ist sehr positiv, es gibt jede Menge interessant Gespräche und fachlichen Austausch. Besucht uns doch selbst in Halle A1 Stand 319.
Die Arbeiten am fliegenden Rumpf der Tiefdeckervariante gehen mit großen Schritten voran. Derzeit werden Rippen nach Vorgaben des CAD-Modells in die Rumpfhalbschalen eingepaßt, die die notwendigen Versteifungen und Aufnahmepunkte der Fahrwerkskonstruktion bieten.
Gleichzeitig wird am Formkern einer Mitteldeckervariante gearbeitet. Dazu wurde die grobe Rumpfgeometrie mittels Rippen und Styroporkernen hergestellt und anschließend mit Spachtel, Glasgewebe und einer Füllerschicht in die endgültige Form gebracht. Im Augenblick laufen die letzten Finisharbeiten an diesem Urpositiv, das noch auf Hochglanz gebracht werden muß, bevor eine Negativform davon abgenommen wird.
Immer wieder schön, wenn die Konstrukteure mal wieder was zum anschauen bieten können:
In diesem Fall gibt es einen kleinen Einblick in die CAD Konstruktion des Fahrwerks unseres neusten Prototyps, dem Nurflüglelflugzeug AK-X
Das 1:2-Modell des AK-X befindet sich zur Zeit beim DLR in Göttingen, um dort im Standschwingversuch das Schwingungsverhalten zu untersuchen. Diese Untersuchungen am Modell sind wichtig, um sicherzustellen, dass später in der Flugerprobung keine unvorhergesehene Effekte auftreten.
Dies ist eine kleine Anleitung, wie man mit GFK-Materialien eine Form baut.
Unser Urpositiv ist ca. 150cm lang und an der Stelle des größten Umfangs ca. 50cm hoch und 25cm breit. Aufgrund dieser Größe war für uns der Materialaufwand eine Form zu Fräsen viel zu hoch. Deshalb haben wir uns dazu entschieden ein Urpositiv zu bauen und dieses abzuformen.
Für unsere Formen hat uns die Firma HP-Textiles freundlicherweise folgende Materialien bereitgestellt:
– 5m² Glasfilamentgewebe 105g/m² Köper HP-T110E
– 25m² Glasfilamentgewebe 1000g/m² HD-Leinwand HP-HD1000EF
– 10kg Formharz HP-E30FB plus entsprechend Härter (Mischverhältnis 100:10)
– 15kg Laminierharz HP-E56L plus entsprechend Härter (Mischverhältnis 100:40)
– 500ml Grundierwachs HP-G
– 500ml Trennlack HP-PVA
– Baumwollflocken und Glasfaserschnipsel
Folgendes Video veranschaulicht die Vorgänge wobei ähnliche Materialen verarbeitet wurden, die Vorgehensweise ist jedoch identisch.
Schritt 1: Urpositiv eintrennen
Um eine Form herzustellen benötigen wir ein Urpositiv. Dieses sollte vor dem Beginn des Formbaus sicherheitshalber mit Trennwachs eingetrennt werden. Dazu wird mit einem Stofftuch das Grundierwachs aufgetragen und nach ca. 10 min sanft auspoliert. Anschließend wird der Trennlack dünn, aber vollständig deckend aufgetragen, am besten mit einem kleinen feinporigen Schwamm.
Schritt 2: Trennebene
Das abzuformende Positiv darf keine Hinterschneidungen aufweisen, sonst ist es nicht möglich, eine einzige Form zu erstellen. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, muss das Positiv in Teilstücke aufgeteilt werden, die diese Bedingung wieder erfüllen.
Die Aufteilung wird durch die Trennebenen realisiert, die die Formen von einander Trennen. In unserem Fall haben wir uns für insgesamt drei Formen entschieden; zwei große Halbschalen und ein kleines Teilstück. Die Trennebenen sollten möglichst eben sein und wenn möglich Symmetrien ausnutzen. Außerdem sollte die Fläche, die eine Trennebene aufspannt, möglichst groß sein, damit die Form stabil wird.
Eine Trennebene lässt sich gut mit einfachem Holz realisieren: die Kontur des Positivs grob, aber möglichst nahe, ausschneiden und danach mit Spachtelmasse (hier eignet sich Polyesterspachtel, da sich dieser von dem eingetrennten Positiv gut lösen lässt) der Kontur exakt anpassen durch abrücken der Form. Dann muss die Trennebene ebenfalls mit Trennwachs behandelt werden. Hierfür klebt man eine Folie auf das Holz oder einfach nur Paketband. An scharfen Rundungen oder Spalten kann man auch mit weicherem Klebeband, Knete oder Acryldichtmittel arbeiten. Am Schluss muss dann, wie bereits gesagt, alles mit Trennwachs HP-G eingetrennt werden.
Schritt 3: Formharz
Das Formharz HP-E30FB ist metallisch gefüllt und sorgt für eine für eine metallähnliche und hochwertige Oberfläche der Form. So erreicht man später beim Erstellen des Duplikatpositivs beste Ergebnisse.
Das Formharz wird über der gesamten Fläche ungefähr 1-2mm dick aufgetragen. Das lässt sich am besten mit einem Spachtel realisieren: einfach das Formharz auf das Positiv geben und mit einem Pinsel oder Spachtel großzügig verteilen und verstreichen.
Um das Risiko des Abdrückens von Gewebe in der Form zu minimieren arbeiten wir mit einer Trockenkupplungsschicht – es wird eine Mischung aus Baumwollflocken HP-BF1 und Glasfaserschnipsel HP-GS6 auf das Formharz gestreut. Anschließend geben wir dem Formharz einen Tag Zeit zum Aushärten.
Schritt 4: Glasfilamentgewebe
Bevor man mit dem Belegen beginnt müssen die losen Baumwollflocken und Glasfaserschnipsel entfernt werden. Dafür kann man vorsichtig mit einem Handfeger über die Oberfläche streichen oder einen Staubsauger verwenden.
Nun kommt eine Schicht mit Baumwollflocken angedicktes Laminierharz auf die Form. Besonderen Wert sollte man dabei auf Ecken, Kanten und Unebenheiten legen und diese möglichst ausgleichen. Die Schicht kann man bei Bedarf ein wenig angelieren lassen bevor man mit dem Laminieren beginnt.
Das verwendete Hochlast-Laminierharz HP-E56L ist niedrigviskos, weist eine Topfzeit von ca. 1h auf und erreicht einen TgMAX >90°C.
Die erste Lage des Laminats besteht aus 105g/m² Glasfasergewebe HP-T110E. Damit minimiert man ebenfalls das Risiko des Durchsetzens des Gewebes und sichert sich eine hohe Oberflächenqualität. Danach folgen mehrere Lagen des 1000g/m² Glasfasergewebe HP-HD1000EF um die Festigkeit und Stabilität der Form zu sichern. Der Vorteil dieses schweren Gewebes ist, dass man im Vergleich zu leichteren Gewebe viel weniger Lagen aufbringen muss um das gleiche Ergebnis zu erhalten. Außerdem ist es aufgrund der speziellen Webart sehr gut um feine Rundungen zu legen, trotz des großen Flächengewichts. Für unsere Form haben wir 5 Lagen verwendet.
Die Gewebelagen sollten sinnvollerweise aus einzelnen Gewebestücken aufgebaut werden, so kann man das Gewebe besser an die Kontur des Positivs anpassen. Dabei muss man beachten, dass sich die einzelnen Gewebestücke immer ca. 2cm überlappen und dass die Überlappungszonen in den verschiedenen Lagen nicht übereinander liegen. Außerdem sollte man darauf achten, dass die Ausrichtung des Gewebes von Lage zu Lage variiert.
Zum Schluss wird noch eine Lage Abreißgewebe aufgebracht werden. Dann lässt man der Form wieder einen Tag Zeit zum Aushärten.
Schritt 5: Unterbau
Da man die Form später umdrehen muss um mit ihr zu arbeiten muss noch ein Unterbau an die Form angebracht werden. Dafür kann man einfache Holzplatten nehmen und diese an der Form anbringen. Zusätzlich dazu erhöht der Unterbau auch nochmals die Festigkeit der Form.
Falls das Positiv nicht so groß ist kann man den Unterbau auch gleich im Schritt 4 mit der Form zusammen aus Laminat herstellen.
Schritt 6: das Ganze nochmal
Die erste Form ist nun fertig, es kann die Zweite gebaut werden. Dafür stellt man nun alles vorsichtig auf den Unterbau der ersten Form – dabei sollte man darauf achten, dass sich das Positiv nicht aus der Form löst. Die Trennebene aus Holz wird nun entfernt, da die erste Form jetzt ebenfalls eine Trennebene besitzt und diese abgeformt wird. Eventuell muss man noch kleinere Ebenen einbauen. Dann kann man wieder bei Schritt 3 beginnen und die Nächste Form erstellen.
Schritt 7: Formen voneinander trennen
Sind alle Formen fertig ausgehärtet kann man die diese voneinander trennen und das Positiv entfernen. Man kann sofort damit beginnen, ein Duplikatpositiv einzulegen.
AK-X
