Gitterrahmen aus Edelstahl versus CFK/GFK

[Ralph Daum]

Hallo zusammen,

in der aktuellen FMT Nov. ist ein Baubericht der Savage Bobber-welche im Eigenbau mit CFK /GFK für den Gitterrahmen gebaut wurde. Da ich bis dato nur die Variante der Herstellung mit Edelstahlrohren kenne(gesehen habe) stellen sich mir nun ein paar Fragen die ihr mir hoffentlich /bestimmt beantworten könnt.

1. Vorteile & Nachteile der beiden Bauweisen mit Edelstahl bzw. CFK /GFK

2.statische Un-/bedenken für beide Bauweisen

3. Frage zu Resonanzen

4. Tipps & Tricks beim Arbeiten mit den Rohren bei beiden Bauweisen


Mir erscheint der Bau mit Edelstahlrohren insgesammt stabiler wobei ich mich da gerne korrigieren lasse...

[acanthurus]

Hoi.

Mit CFK lässt sich grundsätzlich ein besseres (leichteres) Festigkeits/Gewichts-Verhältnis erreichen.
Entscheident ist jedoch, wie die Versagensform aussieht. Dünnwandiges Metallrohr neigt zu Beulversagen auf der Druckseite, genauso ist es bei einfachem UD-Faserverbundmaterial. Gewickeltes Verbundmaterial ist da der Gewinner.
Die Verbindungen sind der eigentliche Schwachpunkt. Früher waren geschweißte Stahlrohrstrukturen sehr gängig; bei Alu waren die Schweißverbindungen schwieriger, weshalb man da auch genietete Knotenblech-Varianten findet (z.B. beim UL Kiebitz).
Im Modellbau machen uns da die Skalierungsgesetze zu schaffen; je kleiner der Maßstab, desto dünnwandiger muss auch das Rohr sein, um konkurrenzfähig zu bleiben. Die Knickempfindlichkeit skaliert aber nichtlinear - weshalb man sich generell deutlich leichter tut, in größeres Flugzeug aus MEtall zu bauen als ein kleineres.
Zudem kommt beim Modell die Frage hinzu, welche Knotenverbindungen man in Eigenregie mit modellbauüblichen Mittel machen kann. Ich habe schon recht stabile Konstruktionen in CFK-Rohr/Stabbauweise gemacht, bei denen die Knotenverbindungen mit gewickelten CFK-Rovings gemacht wurden. Das ist reine Handarbeit ohne Spezialwerkzeug. Bei einer Metallbauweise wäre ich da an meine Grenzen geraten. Auch da kommt es auf die Größe an - bei Multicoptern (wesentlich stabilere Tragarme als die Einzelrohre von Gitterrümpfen "meiner" Maßstäbe) arbeite ich gerne mit Alu-Profilen und verniete diese - das geht recht flott und ist auch nicht wirklich schwerer als eine CFK-Rohrkonstruktion mit aufwändeigen Knotenelementen.

Resonanzen: das lässt sich nicht verallgemeinern. Verbundmaterial hat eine höhere Eigendämpfung als z.B. eine geschweißte Stahlrohrkonstruktion, aber prinzipiell ist es eher eine Frage, inweiweit man das Treffen von Resonanzfrequenzen vermeidet. Bei gleicher Steifigkeit (und das ist ja das Designziel) hat die leichtere Konstruktion die höheren Eigenfrequenzen, aber WELCHE das genau sind und ob diese mit Anregungsfrequenzen (Prop) zusammen fallen, lässt sich nicht generalisieren.

gruß
andi

[Crizz]

Allgemein, wenn man die Metallurgie betrachtet, dürfte bei identischen Wandstärken CFK in einer Köper-Webung für Flächen und in einer Hedxagonalen Webung für Rohre die deutlich besseren Eigenschaften als gleichwandiges Edelstahl-Blech, das mit reduzierter Skalierung zusätzlich unter den thermischen Belastungen der Verbindungen geschächt wird, während CFK ja i.d.r. füllend verbunden wird.

Was die Savage Bobber von Hugo Christen betrifft, wird er seine Gründe haben, warum er für die mittleren Tragrohre Carbonrohr und für die vorderen und hinteren des Profile GFK-Rohre verwendet, und kein Alu. Von daher würde ich dir empfehlen, deine Anfrage einfach an den VTH-Verlag zu wenden, mit der BItte um Übermittlung und Kontakt zu dem Autor - das wird auch ohne wenn und aber gemacht, da mußt du keine Bedenken haben, das es unterdrückt würde.

So bekommst du auf jeden Fall Infos aus erster Hand und kannst auch Fragen direkt zu dem Projekt an den stellen, der es zu verantworten hat, warum etwas in dieser Form ausgeführt wurde - ohne Spekulationen unsererseits, denn hier kann man an dieser Stelle Grundlagen wälzen ohne Ende, aber man wird nie das ganze projektbezogen eruieren können ( es sei denn irgendjemand hier hätte zufällig Bock gehabt, den Vogel nachzubauen und genau das was dich interessiert mal einfließen zu lassen.... )

[Tobiwahnknobi]

Das ist ja echt lustig das ich ausgerechnet hier , wo ich ewig nicht da war auf nen Savage Bobber Thread stosse.

Ich baue just selber eine, damals von Hugo inspiriert, das es da jetzt nen bericht in der FMT gibt ist ja klasse , muss ich mir direkt besorgen.

Ich baue aus CFK mit 1.50m Spannweite zum Einsatz kommt Rohrmaterial von R&G mit 3-4 und 5mm Aussendurchmesser , von R&G deshalb weil ich bei experimenten mit dem sonst üblichen CFK Rohren die man im Modellbauladen bekommt schlechte erfahrungen gemacht habe.

Das R&G Rohr ist selbst mit der Zange angefasst kaum zu zerdrücken während das normale CFK rohr sofort kollabiert ist. an verbindungsstellen arbeite ich mit Rovings und CA-Kleber mit wässriger Viskosität.

ich mach heute abend mal Bilder , dann sollte das rumpfgerüst in groben zügen fertig sein.

Jetzt ist es so das ich die 1.50m Variante als Indoormodell nutzen werde, ich habe aber auch noch eine Version in 2,70m in Planung, die soll aus 5 und 6mm Edelstahlrohr mit 1mm Wandung entstehen, der Rahmen wird Hartgelötet.

Ich habe das Rumpfgerüst in Sketchup nachgezeichnet wer möchte kann sich die datei herunterladen .

https://3dwarehouse.sketchup.com/model. ... 442376cc8c

[Tobiwahnknobi]

So wie versprochen , so sieht das bislang aus.

[Ralph Daum]

Hallo und Juten Abend,

kannst du eventuell mal ein paar Nahaufnahmen von den Verbindungsstellen machen und Deine Vorgehensweise dazu schildern? Damit ich mir mal ein Bild davon machen kann.

[Tobiwahnknobi]

Ich kann gerne Detailaufnahmen machen im Prinzip habe ich mich bemüht die notwendigen Gährungen am Cfk-Rohr möglichst passgenau ohne all zu grosse Zwischenräume herzustellen , und mit der Rundfeile die Kehlung für die Stösse angebracht.

Das Ganze dann mit dem dünnflüssigsten und kappilarsten Sekundenkleber den ich finden konnte erstmal geheftet.

wenn der Rumpf soweit fertig ist werde ich ihn aus der Helling nehmen , und mit dem Dremel und Diamantschleifstift alle Klebestellen versäubern.

Danach wird mit Kohleroving gewickelt und nochmals mit Seku. getränkt .

Dann nochmals die Klebestellen glätten , und den Rahmen lackieren.

Mal schauen ob ich nachher nochmal in den Keller komme , dann mache ich dir Fotos .

[Tobiwahnknobi]

Soo hier die Nahaufnahmen

Leider schmeisst mir die Forensoftware die reihenfolge der Bilder immer durcheinander.

Also gut, der CFK Verhau ist mittlerweile raus aus der Helling jetzt geht es and verschleifen der Klebestellen , mit anschliessendem wickeln mit CFK-Roving und tränken mit Sekundenkleber.

Die Klebestellen auf den Bildern sind unbehandelt bislang.

An den Stellen wo sich Stäbe in Stösse oder Ecken hineinsetzten habe ich mit der Rundfeile so lang ausgespart, bis der Stab sich bündig an seinen Platz setzt.

Ich hoffe die Bilder geben das einigermaßen wieder.

Der rumpf so wie er jetzt ist hat bislang ein gewicht von 130 gramm.

[Ralph Daum]

Morgen,

welche Variante der im Shop angebotenen CFK-Rohre hast du denn verwendet? Und welche Rovingstärke?

[Tobiwahnknobi]

Die Rohre beziehe ich bei R&G Faserverbundwerkstoffe.

Diese sind qualitativ wesentlich besser als fas was man üblicherweise auf dem normalen Modellmarkt angeboten bekommt.

Meine Rohre CFK-Rundrohr, pultrudiert (Ø 3,5 / 1,5) x 2000 mm


Meine Roving
Kohleroving Tenax® STS40 / 24k / 1600 tex