3D-Druck für Negativform/Urmodell (Carbon-Bau)

[Christoph Moder]

Kunstharz ist beim Aushärten exotherm ... ABS hält ohne Verformungen "nur" 80°C über längere Zeiträume aus. Das kann, muss aber (k)ein Problem werden.

Naja, man verarbeitet das Harz ja nicht in so großen Mengen, dass das ein Problem wird. Es wird grob geschätzt gut handwarm. Wenn man eine große Menge Harz auf einmal anrührt, kann es schon passieren, dass es richtig heiß wird und raucht – aber dann ist die Reaktionsgeschwindigkeit auch so hoch geworden, dass man gar keine Zeit mehr für die Verarbeitung hat. (Ist also ein selbstverstärkender Vorgang: je heißer, desto schneller das Aushärten, und desto mehr zusätzliche Wärme wird produziert.)

Aber 80 °C ist schon etwas wenig. Beim Tempern erhitzt man auf mindestens 60 °C; kann gut sein, dass bei der Fertigung bei Velomobileworld die Formen noch wärmer gemacht werden.

Beim df sind glaub 2*160g cfk und eine Lage "Innegra" dazwischen. Da dran zu kommen wird schwierig.

Kommt hin. Hätte eher an 240 g/m^2 gedacht, aber die Größenordnung ist gleich.

"Innegra" ist wenn ich das gerade richtig gefunden habe so ein Carbon/Kevlar Mischgewebe?

Nein, kein Carbon und auch kein Kevlar. Anscheinend ein Kunststoff, ein Thermoplast wie Polypropylen. Wird verwendet, damit die Hülle reißfester wird – die Festigkeit kommt durch das Carbon, aber das Innegra sorgt dafür, dass Brüche keine offenen Risse sind, sondern dass nur das Carbon bricht, die Teile aber trotzdem noch zusammenhalten. Bringt Sicherheit (keine scharfen Bruchkanten) und auch Reparaturfreundlichkeit (man kann eine Delle einfach wieder ausbeulen, und muss dann nur die Bruchkanten etwas kleben).

Der rechnet mir für 3 Lagen 160g Carbonfaser eine Dicke von 0.54 mm und ein Gesamtgewicht von 7 kg aus. Ist das realistisch? Sind VM Wände nur nen halben MM stark?

Ja, ist zumindest nicht ganz falsch. Die Hülle selber ist ziemlich leicht; vielleicht eher 10 kg – der Rest sind Einbauteile und Komponenten. Und die Hülle besteht ja nicht nur aus Carbon, sondern auch als Harz; d.h. durch deine 3D-Druck-Bauweise kann man bestenfalls Carbon sparen, aber nicht unbedingt viel Harz.

Und wenn man sich ein versteiftes Velomobil anschaut: z.B. beim WAW war nur eine Versteifung am Boden nötig, nämlich dort, wo die Kraft durch Kettenzug in die Hülle eingeleitet wurde und es örtlich zu größeren Verformungen kam. Der Rest der Hülle ist mehr als stabil genug, auch wenn sie dünn ist, auch ohne Versteifungsrippen.

So in etwa:

Hier hast du noch das Problem, dass Biegekräfte in der Zeichnungsebene schlecht aufgenommen werden können, weil die blaue Schicht nicht gespannt ist, sondern wellig liegt. Hätte man einfach ein Sandwich-Abstandsmaterial mit konstanter Dicke statt einzelner Rippen, dann wäre es steifer, weil grüne und blaue Schicht parallel gespannt liegen können. Wenn natürlich nur die Belastungen senkrecht zur Zeichenebene auftreten, dann sind die Rippen besser, weil dort beide Schichten einen guten Abstand zueinander haben.

 

[Riese]

Ich habe leider zu wenig praktische Erfahrung, aber kann es sein, dass sich Gewebe gar nicht in ein solches Kreuzgerippe drapieren lässt? Die Fasern die in die Täler gedrückt werden müssen ja aus zwei Achsen gleichzeitig nachkommen.
Also ich spreche von der Blauen Gewebeschicht.

 

[Riese]

DF XL Nr. 14

In Dronten würdest Du es professionell und optisch wieder perfekt renoviert bekommen Jein. Hat bei @mbonsai leider ziemlich lang gedauert und der Standard-Lackierer war verhindert.

www.velomobilforum.de

Ab diesem Beitrag gibt es viel anschauliches Material um Verarbeitung und Lagenaufbau zu erahnen.

 

[Christoph Moder]

aber kann es sein, dass sich Gewebe gar nicht in ein solches Kreuzgerippe drapieren lässt?

Das hängt von der Art, wie es gewebt ist, ab. Leinwand lässt sich schlechter drapieren; bei Köper sind die Schuss- und Kettfäden weniger oft gekreuzt, lässt sich deshalb besser drapieren.

 

[Riese]

Die Idee mit Formenbau aus dem Drucker finde ich ja generell nicht schlecht, nur würde ich eher dazu tendieren ein Urmodell aus Teilen aufzubauen, dann die Oberfläche nachbearbeiten und eine Negativform auf klassische Weise davon abnehmen.

 

[Riese]

Das hängt von der Art, wie es gewebt ist, ab. Leinwand lässt sich schlechter drapieren; bei Köper sind die Schuss- und Kettfäden weniger oft gekreuzt, lässt sich deshalb besser drapieren.

Soweit ist mir das auch klar, ich bin mir gerade nur nicht sicher ob es überhaupt geht.
Gedankenmodell: Ziehe Gewebe in einen Topf. Das Gewebe will am Durchmesser Wellen schlagen. Je größer das Gewebestück im Verhältnis zum Topf ist, desto schlimmer Wird es mit den Wellen bzw. wenn man die Wellen glatt streicht der zugespitzte Faserwinkel. Bei diesem Kreuzmuster und den vielen kleinen Töpfchen stelle ich mir das unmöglich vor.

 

[fho]

Die Idee mit Formenbau aus dem Drucker finde ich ja generell nicht schlecht, nur würde ich eher dazu tendieren ein Urmodell aus Teilen aufzubauen, dann die Oberfläche nachbearbeiten und eine Negativform auf klassische Weise davon abnehmen.

Oder halt direkt eine Negativform drucken. Das wurd am Anfang dieses Fadens ja auch diskutiert.

Mein Gedanke war da eher, dass man mehr Stabilität durch die Rippen rausholen kann und dafür dann die Haut dünner bekommt ... aber mir war absolut nicht bewusst, dass die Karbonhüllen so dünn sind. Da könnte man dann nur noch was einsparen in dem man in den Zellen, also als "Haut", nur noch eine Schicht verwendet. Aber das reißt dann vermutlich direkt wenn man mal irgendwo aneckt.

 

[Riese]

Man verzeihe meine Unwissenheit ... es ist etwa 12 Jahre her, dass ich bei Leiba mal Probefahren durfte

Ich weiß auch nur, dass das Gelcoat an meinem Quest zumindest stellenweise etwa 0,4 mm dick ist und am Süllrand 4-5mm Laminatstärke ist.
Sonst hab ich bezüglich Wandstärke auch eher wenig praktische Erfahrung.

 

[fho]

4-5mm Laminatstärke

Das sind auch eher so Größenordnungen von denen ich anfangs ausgegangen bin. Aber gut möglich, dass nur an den verstärkten Stellen soviel Material verwendet wird.

 

[Riese]

Die hier hatten im zweiten oder dritten Monocoque den die gebaut haben auch nur außen und innen jeweils eine Lage Prepreg Gewebe mit Aramidwabenkern und etwas Verstärkung an den Aufnahmepunkten fürs Fahrwerk. Gewicht lag dafür glaub bei 12 kg.
Nur mal so als Vergleich was mit CFK machbar ist. Die Kräfte die dort wirken sind allerdings etwas höher als bei unseren Rumpelkisten.

 

[fho]

Aramidwabenkern

Das erklärt vermutlich auch was die in der F1 damals meinten als sie von einer Sandwichstruktur mit Waben dazwischen geredet haben, oder? Da hab ich mich immer gefragt wie die da fein säuberlich irgendeine Struktur reinbekommen haben. Aber wenn das einfach eine grob gewebte Schicht Gewebe ist macht das mehr Sinn.

edit: wer suchet der findet: https://shop1.r-g.de/art/500098-Aero
Da will man da vermutlich nicht, dass sich das mit Kunstharz vollsaugt. Daher das Prepreg Material? Dann muss man das vermutlich mit ordentlich Druck darauf aushärten lassen?

Ich bin insgesamt einfach etwas Baff was die Laminatdicken hier angeht

 

[Riese]

Sandwichstruktur mit Waben dazwischen

Ist nix neues, gabs auch schon in Velomobilen. Teuer, leicht und evtl. anfällig gegen Frostschäden wegen Hohlräumen.

 

[tieflieger]

Denn Sullrand ist ein teil wo der Fahrer sich drauf abstutzen kann, weiter bildet denn Rand eine versteifung der Hulle, die wegen das Loch sein muss. Denn Rand muss also sehr stark sein, und 100 kilo druck auf zwei hande locker tragen. Die Oberseite der Hulle gibt an einige stellen schon nach, wenn mann ein Kaffeebecher aus ton draufsetzt. Die Hulle wird bei alle unter 25 kilo modelle unter 10 kilo wiegen. Bei die um die 20 kilo versionen eher richtung 7-8 kilo. Dabei ist die Hulle sehr dunn, an stellen. Wichtig ist das mann sich realisiert wie denn Kraftfluss am VM funktioniert und wie mann die Krafte in die Hulle ein Leitet, auf fangen lasst.

Die Federstange beim Alpha ist Genial. ( wenn die Hulse sitzen bleibt) Dort wo die greift, ist wegen denn Knick vertikale Wand und horizontalen Boden, denn Form schon an sich sehr steif. Ob da im Laminat verstarkt wird, anders als links, kann ich nicht sagen. Auch das Gepackfach was bei einige Evo's, beim DF und beim Milan mk7 da ist versteift enorm. Wenn mann geziehlt verstarken will ist der MK 7 etwas um sich an zu schauen. Die befestigung von der Schwinge an nur die Aussenwand beim Snoek scheint etwas Flexibel.

CFK sollte auf zugbelastungen ausgelegt sein. Und dann reicht nur sehr wenig Carbon, weil es eben so stark ist. arbeiten in 3d bringt verbesserung in Druck und Beulsteifheit. Die braucht mann aber nicht, oder nur an bestimmte stellen. An alle andere stellen ist es nur unerwunschter Ballast.

Ich kann mir mit meine 88 kilo setzen auf die Hutze von mein Holzvelomobil. Das ist eine ungefahr halbrunde form aus 1,5mm Birkensperrholz und 1 lage etwa 200 gramm UD Carbon. Konnte auch 180 oder 240 sein oder so ahnlich.

Das erste wass mann sich Fragen sollte ist wo kommen die Krafte in die Hulle, in welche Richtungen wirken die, und wie gross sind diese Krafte ungefahr. Welche Krafte wirken wenn ich in die Pedale trette, Kettenzugkrafte, wenn ich uber ein Stein fahre, wenn ich auf zwei rader die Kurve nimm. In welche richtung bewegt sich die Federung, und wo schieben denn die Krafte hin? Fang ich das als Druck oder Zug auf?

Wenn mann sich gedanken macht, uber eine uniforme (Wand)starke von der Hulle, arbeitet mann meiner meinung nach von der falsche Seite an's Ziel. Denn wenn mann von die andere Seite anfangt kann mann nicht anders als feststellen das die Krafte nicht uberall Gleich sind. Eine Uniforme Wandstarke wahre unvermeidlich an einige Stellen viel zu dick, oder an andere viel zu dunn.

Grusse, Jeroen