Unter Ausnutzung moderner Formbauverfahren einem Hochleistungssegelflugzeug einen Flügel mit elliptischer Vorderkante verleihen zu können, das war die Idee, die hinter dem Projekt AK-8 stand, als es im Jahr 1990 aus der Taufe gehoben wurde: Die Formen der AK-8 sollten unter Verzicht auf ein Urpositiv direkt mit einer 5-Achs-CNC-Fräsmaschine gefertigt werden.

Die Fräsmaschine

Als wichtigste Voraussetzung für das Projekt AK-8 stellte das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik (wbk) (heute: Institut für Produktionstechnik) seine 5-Achs-CNC-Fräsmaschine Bohner & Köhle VH3/12 zur Verfügung. Wegen des begrenzten Arbeitsraums der Fräse erfolgte damit auch gleichzeitig eine Festlegung auf in Segmente unterteilte Formen. Aus 24 Segmenten, 12 für die Ober- und 12 für die Unterseite, mussten die Tragflügelformen der AK-8 zusammengesetzt werden.

Der Formwerkstoff

Als nächstes galt es den Formwerkstoff zu bestimmen. Hier war die erste Idee, normales Formenharz von ausreichender Schichtdicke zu verwenden, was sich aber als zu aufwändig herausstellte. Übliche PU-Hartschäume, wie sie z.B. unter den Handelsnamen Necuron und Ureol erhältlich sind, boten sich auf Grund ihrer Materialeigenschaften an: Sie sind leicht und schnell zu bearbeiten und ausreichend stabil, um als Form eingesetzt werden zu können. Mit einem Anschaffungspreis von 20.000 bis 30.000 DM für das benötigte Volumen, war das Material jedoch für die Akaflieg nicht bezahlbar.
Als Alternative fiel die Wahl auf Aluminium als Formwerkstoff, von dem man sich unter anderem folgende Vorteile versprach:

• gute Bearbeitbarkeit
• verschleißunempfindliche Oberfläche
• Erwärmbarkeit für den Einsatz heißhärtender Harze

Der Fertigungsprozess

Als Hauptproblem bei der Verwendung von Aluminium stellte sich dessen Beschaffbarkeit in Form adäquater Rohlinge heraus: Die einzelnen Segmente sollten zugleich leicht und verwindungssteif sein, außerdem sollte die Notwendigkeit, sehr viel Material zur Formherstellung abtragen zu müssen, vermieden werden.
Mit der Unterstützung der Metallgießerei Mannheim konnte schließlich folgendes Verfahren umgesetzt werden:

• Zunächst wurden Hartschaumpositive aus Roofmate bzw. später Styropor gefräst, welche als verlorene Gussformen dienten.
• In einem zweiten Schritt wurden die mit Übermaß gefertigten Aluminiumrohlinge auf das Endmaß heruntergefräst.

Anschließend wurde die Formsegmente noch von der Firma AHC-Oberflächentechnik mit einer Hartcoat-Schicht gegen Verschleiß geschützt.
Die Montage und das Verbinden der Segmente erfolgte mittels Passbohrungen auf zwei Formgestellen, so dass jeweils eine Tragflügelform aufgebaut in der Werkstatt stehen konnte. Zur Montage auf der Fräse sowie zum Ausrichten auf den Formgestellen verfügten die Formen über „Füße“. Auf dem Bild rechts ist das „Zusammenfahren“ von zwei Formhälften zu sehen.

 

 

Formen für die Außenflügel und den Flügel-Rumpf-Übergang

Zur Gewährleistung guter Flugleistungen und -eigenschaften wurden die Außenflügel der AK-8 nach oben geknickt konstruiert und mit Winglets abgeschlossen. Die Außenflügel wurden abnehmbar gestaltet, die Trennstelle liegt bei 6 m Spannweite.

Im Gegensatz zum Rest des Tragflügels fertigte man die Außenflügel in Ureolformen, die ebenfalls auf der 5-Achs-Fräse des wbk hergestellt wurden.

Die Formen für den Flügel-Rumpf-Übergang wurden direkt aus Styropor mit Untermaß gefräst. Die Positivformen wurden mit Glasfasergewebe belegt, die abgenommenen Schalen dann an den Rumpf geschäftet. Da diese Anformungen nicht tragend ausgelegt sind, der Rumpf ist innen bis auf die Durchbrüche für Holm und Steuerung geschlossen, konnten diese sehr leicht gebaut werden. Im Bild sieht man vorne den linken (mit Gewebe belegt) und hinten den rechten Flügel-Rumpf-Übergang.

Holmformen

In den Aluminium-Formhälften wurden die Formen für die Holmgurte gebaut. Im Gegensatz etwa zur AK-5 und AK-5b wurden die Gurte nicht direkt in die Schale gezogen, sondern getrennt vor dem Einlegen der Tragflügel gebaut und dann nachträglich in die Schale eingeklebt. So war es einerseits möglich, ohne die Aluformen transportieren zu müssen, Holmgurte mit der Rovingziehmaschine von DG-Flugzeugbau zu fertigen, andererseits konnte die Qualität der Gurte vor deren Einbau beurteilt werden. (Hierzu wurden Proben beim Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung des DLR in Stuttgart analysiert.)