Bei Jan Tikalskies Studienarbeit zur Auslegung der Vorderrumpfstruktur stellte sich nun heraus, dass es für einen idealen Verlauf, der seitlichen Stringer unter dem Haubenrahmen, der Haubenausschnitt verändert werden muss. Dieser neue Haubenausschnitt wurde in den Formen eingemessen und anschließend an das Mock-Up übertragen. Der Überrollbügel zwischen den Piloten wurde ebenfalls eingemessen und an das Mock-Up gebaut. Hierfür musste zunächst einmal eine der Formhälften an dieser Stelle erweitert werden. Da nach diesem Abschnitt die Formen vorerst nicht mehr benötigt werden und somit wieder Platz in der Werkstatt ist, sollte eigentlich mit dem Bau der Rumpfröhre begonnen werden. Da wir aber einen Cirrus geschenkt bekommen haben und das Winterwartungsteam sofort mit dem Aufbau  beginnen will, wird daraus wohl nichts...

Nachdem die Winterwartung abgeschlossen war und endlich wieder ordentlich Dreck gemacht werden konnte, wurde an den Formen für die Messeinbauten der Flächen gebaut. Das Flügelsegment welches für Belastungsversuche nachgebaut werden soll und in Unter- und –Oberteil gefertigt wird, ist nun in Schaum positiv gefräst und abgeformt. Aus dem gleichen Schaumklotz soll nun die Oberseite negativ gefräst werden. Nur so können  mit dem zur Verfügung stehenden Schaum beide Formhälften gebaut werden. Leider steht uns zur Herstellung der Oberseite die Fräse aktuell nicht mehr zur Verfügung, weshalb dieses Projekt etwas ins stocken gerät.

Da die Winterwartung durch die 3000h Kontrolle vom Twin die Werkstatt den ganzen Winter blockierte, konnte nur recht wenig weitergebaut werden. Um die Sitzposition und die Platzverhältnisse zu überprüfen, wurden Sitze aus Schaum und Rückenlehnen aus Holz gebaut. Für die Airtec wurde der Schaum mit Stoff bespannt. Das vordere Querkraftrohr und das Rohr zwischen den Piloten wurde eingemessen und eingebaut.

Ähnlich unspektakulär wie das Abheben der Formhälften verlief das Entformen unseres Mock-Ups. Mit ein paar Keilen ließen sich die Formhälften trennen und unser ganzer Stolz kam zum Vorschein.

Zuerst musste noch eine Form für den Haubenrahmen gebaut werden, die wir in die Negativformen einschraubten. Dann verbrachten einige fleißige Akaflieger ihre Semesterferien in der Werkstatt. Zunächst wurden die Formhälften eingetrennt, dann der Füller darauf gespritzt. Danach wurde in jede Hälfte separat Kohle- und Glasgewebe eingelegt und schließlich die beiden Formen verklebt. Um das Ganze steifer zu gestalten klebten wir ein Kohlerohr ein und temperten vor dem Entformen.

Nun steht das Mock-Up in unserer Werkstatt und die ersten Einbauten wie zum Beispiel die Sitze werden getestet.

Detaillierte Informationen zum Mock-Up Bau gibt es hier.

Der Moment, auf den alle gewartet haben.....

....verlief äußerst unspektakulär. Mit drei Mann die obere Form angehoben, und schon lößte sie sich vom Urmodell. Das Urmodell an der Nase ein Stückchen angehoben, Gurte darunter geschoben und mit einer Hand voll Akafliegern aus der unteren Rumpfform herausgehoben und in den Rumpfbock hineingelegt. Das war schon alles. Das Urmodell war also sauber eingetrennt und die Spannungen beim Tempern lösten es schon leicht von der Form. Um so spektakulärer war das Ergebnis. Die Formen weisen eine Tadellose Oberfläche auf. Keine Lunker oder Ausbrüche und keine durchgedrückte Gewebestruktur. Die Vermessungspunkte und die Haubenkontur haben sich gut in das Formharz übertragen. Die Formkanten sind scharf und gerade. Einfach klasse!!! Auch nach dem Auswaschen der PVA-Reste gibt es nichts zu Meckern. Die befürchteten Schleif- und Polierarbeiten bleiben also größtenteils aus :-)

Das für den Formbau verwendete Harzsystem machte es erforderlich die Formen zu tempern. Aus Schaumplatten und Folie bauten wir eine Temperkammer, welche wir mit Ölradiatoren, Heizlüftern und Kochplatten beheizten. Die Schaumplatten beschichteten wir auf der Innenseite mit Alufolie, um auch die Wärmestrahlung in der Kammer zu halten. Die angestrebte Temperatur lag bei 70°C über einen Zeitraum von 14 Stunden exclusive Hochheizzeit. Mittels 6 Thermometer an verschiedenen Stellen an und in der Form kontrollierten und steuerten wir die Temperatur. Durch stündliches Ablesen und Eintragen der Werte in ein Excel-File konnte der "Ist"-Zustand sehr gut mit dem "Soll" verglichen werden. Das Tempern dauerte von Dienstag den 01.06.2010 21:00 Uhr bis Freitag den 04.06.2010 11:00 Uhr an. Aufgrund der großen Feuergefahr und der manuellen Temperaturregelung war es notwendig, die Werkstatt rund um die Uhr zu besetzen. Der Feuerlöscher kam zum Glück nicht zum Einsatz. Die geforderte Temperatur wurde mit unseren Heizmitteln exakt erreicht.

Die zweite Formhälfte bauten wir in der gleichen Weise, wie die Erste                 ( Bau der unteren Formhälfte... ). Die einzigen Unterschiede liegen in einem leichteren Stahlgerüst und der Aussparung der Kabinenhaube. Diese dient dazu, später in die geschlossene Form zu gelangen, um die Rumpfhälften zusammen zu schäften. Außerdem wählten wir einen geringfügig anderen Lagenaufbau, da der Harzverbrauch bei Verwendung von Glasmatte unser jährlches Harzbudget überstiegen hätte. Statt dessen verwendeten wir Kohlefaser-Multiaxialgelege, welches bereits abgelaufen und somit für "scharfe Teile" nicht verwendbar war. "Perlen vor die Säue" ;-) aber zumindest haben wir nun eine extrem leichte und dabei sehr steife obere Formhälfte.

Nachdem die untere Formhälfte fertiggestellt war, mussten wir uns nun Gedanken machen, wie wir das Urmodell samt Form und Formkasten unbeschadet umgedreht bekommen. Da unsere Werkstatt nicht über einen Deckenkran verfügt und die Bausubstanz derartige Umbaumaßnahmen nicht zulässt, blieb uns nichts anderes übrig, als den 500kg-Klotz mit Muskelkraft zu drehen. Durch 15 anwesende Akaflieger(innen) erfolgte "Die Wende" schließlich erschreckend leicht und problemlos. Direkt im Anschluss entfernten wir den Formkasten und die Trennebene, um einen ersten Blick auf die makellose Formharzoberfläche zu werfen. Noch am selben Abend begannen einige bauwütge Akaflieger mit den Vorbereitungen für das Laminieren der zweiten Formhälfte, indem sie die Aufkantungen anbrachten und die Laminierflächen reinigten. Somit konnte schon nach kurzer Zeit mit der oberen Formhälfte begonnen werden.

Anfang März war es endlich soweit. Wir begannen mit dem Bau der Rumpf-Negativformen. Die Laminierarbeiten waren nur in großen Teams zu bewältigen. Schließlich war pro Formhälfte eine Fläche von fast 7m² mit mehreren Schichten Gewebe und tausenden Rovings zu belegen...

mehr zum Formbau...

Da ein früherer Versuch, den Rumpf mittels Photogrammetrie selbst zu vermessen, gescheitert war, suchten wir nach professioneller Unterstützung. Im Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden wurde es uns schließlich ermöglicht, das Urmodell der D-B 11 millimetergenau zu vermessen. Für diese aufwendige Aktion gab es mehere Gründe: Zum Einen wollten wir wissen, wie genau der Ist- dem Soll-Zustand entspricht. Zum Anderen brauchten wir eine Grundlage für die weitere Konstruktion des Rumpfes. Des weiteren ist es uns dadurch möglich, Bezugsebenen für das spätere Vermessen und Ausrichten des Flugzeugs und seiner Einbauteile vorzusehen. Für diese Aktion musste das Urmodell allerdings in die Dresdner Johannstadt gebracht werden, was bei einem Eigengewicht von rund 250kg und einem starren Stahlgestellt eine Herausforderung darstellte. Aber dank des akafliegerischen Ideenreichtums gelang es uns, unseren von der Firma Spindelberger Fahrzeugbau für die D-B 11 gesponserten Cobra-Anhänger für den Transport klar zu machen.

Bei der eigentlichen Vermessung wurde zuerst mit TRITOP eine Punktwolke des gesamten Körpers erfasst, die dann als Grundgerüst für das Abtastsystem ATOS verwendet wurde. Für die Erfassung mit TRITOP wurden zuerst etwa 500 Punkte stochastisch auf der Oberfläche verteilt. Mit einer Kamera, ausgestattet mit einem Spezialobjektiv, wurden dann Photos aus verschiedenen Blickwinkeln geschossen, auf deren Basis die Software die relative Position der Punkte im Raum berechnete. ATOS scannte anschließend detailgetreu die Oberfläche, indem ein auf das Urmodell projizierter Lichtstreifen durch zwei Kameras aufgezeichnet und an die zuvor ermittelte Punktwolke angelegt wurde. Am Ende stand uns ein digitales Modell unseres D-B 11 Urmodells mit einer Genauigkeit von 50μm zur Verfügung. Diese Genauigkeit wurde für die Weiterverarbeitung auf unseren Werkstattrechnern auf 0,3mm skaliert. Durch diese Vermessung konnten wir feststellen, dass es uns gelungen war, ein Modell mit vertretbaren Abweichungen zur CAD-Zeichnung herzustellen. Außerdem gewannen wir die Erkenntnis, dass das Urmodell so steif ist, dass es sich beim Drehen um die Modell-Längsachse nur minimal verformt und somit bedenkenlos die Negativformen darauf aufgebaut werden können.
Es kann kaum ein schöneres Weihnachtsgeschenk geben ;)

Die bisherige Oberfläche des Urmodells war noch nicht zufriedenstellend, um davon schon die Negativformen abzunehmen. Wir beschlossen, mit Hilfe von Materialien der Firma AKEMI mehrere Schichte Spritzspachtel aufzubringen. Dies war ein langwieriger Prozess abwechselnd bestehend aus dem Aufbringen einer dünnen Schicht Spachtelmasse und dem anschließenden Schleifen. Für denn letzten "Schliff" wurde Füller auf Epoxy Basis aufgetragen. Durch diesen lässt sich eine feinere und stabilere Oberfläche erzeugen.
Trotz äußerster Sorgfalt und ständiger Kontrolle weicher Formen der unregelmäßig dreidimensional gekrümmten Fläche ließen sich kleinere Abweichungen zum ursprünglichen CAD-Modell des Rumpfes nicht vermeiden. Um diese Abweichungen zu quantifizieren und um neue CAD-Daten zur weiteren Verwendung zur Verfügung zu haben, musste das Urmodell vermessen werden. Dies war allerdings mit unseren Mitteln direkt in der Werkstatt auf Grund der Größe des Prüflings von 5m nicht ohne Weiteres möglich. Durch das Institut für Leichbau und Kunststofftechnik der TU Dresden wurden uns jedoch entsprechende Messeinrichtungen in deren Prüfhalle zur Verfügung gestellt, was zu einem äußerst zufriedenstellenden Ergebnis führte. Mehr dazu im nächsten Artikel...

Nachdem die Laminier-Arbeiten beendet waren, blieb eine raue, recht unebene Oberfläche zurück. Einerseits verursacht durch die Faserstruktur des Glasfasergewebes, andererseits durch deutliche Vertiefungen und Wellen. Nun mussten wir uns etwas überlegen, um diese unebene Oberfläche glatt zu bekommen. Durch die runde Form des Rumpfes war zunächst unklar, wie wir die Unebenheiten erfassen und ausgleichen konnten. Unsere erste Idee zur Erfassung der Unebenheiten war die Abbildung des Urmodells als digitales 3D Modell. Damit hofften wir, genau erkennen zu können, an welchen Stellen vom Rumpf Unebenheiten ausgeglichen werden müssen. Mit Hilfe von Fotogrammetrie und CAD- Software sollte die dreidimensionale Form des Urmodells erstellt werden. Diese Idee scheiterte jedoch an der Umsetzung, denn es wären nicht nur viele Fotos hoher Auflösung sondern auch unzählige Arbeitsstunden am Rechner nötig gewesen um die Realität mit der nötigen Genauigkeit digital erfassen zu können. Nach einem Test, bei dem für ein kleines Rumpfsegment über 100 Arbeitsstunden nötig waren, wurde diese Idee endgültig wieder verworfen.
Also mussten wir uns eine neue Methode einfallen lassen. Nach Absprache mit dem Prüfer, der später das fertige Flugzeug abnehmen wird, fiel während eines Konstruktionstreffens die Entscheidung, die Verfeinerung der Oberfläche einfach mit Hand und Augenmaß durchzuführen. Die angewandte Technik basierte einheitlich auf fühlen, spachteln und schleifen.

Im ersten Schritt versuchten wir, die größeren Vertiefungen zu glätten. Zu deren Erkennung nutzten wir biegsame Latten. Wir legten sie auf das Rumpfmodell auf und konnten dann ohne Probleme die tiefsten Unebenheiten vermessen. Um möglichst wenig Spachtelmasse zu verbrauchen, spachtelten wir in zwei Gängen. Zuerst benutzten wir eine Zahnspachtel, die zwei Millimeter hohe, parallel angeordnete Wulste auf dem Modell hinterließ. Um die Riffelstruktur anschließend passend auf die Form des Rumpfes zu schleifen, benutzten wir ein langes, biegsames Stück Schaum. Im zweiten Gang füllten wir die Vertiefungen zwischen den Spachtellinien mit Spachtelmasse aus.

Der zweite Schritt verfeinerte die Technik, indem nun nicht mehr angezeichnet, gespachtelt und dann geschliffen wurde, sondern man die winzigen Unebenheiten ausschließlich mit der Hand erfühlte und danach spachtelte und verschliff. Das Spachteln erfolgte hier mit verdünntem Spachtel und einer geraden, biegsamen Plastikleiste, mit der der überschüssige Spachtel mit der Rumpfkrümmung abgezogen wurde. Überaschenderweise konnten wir mit dieser Methode jede noch so kleine Unebenheit, die mit dem bloßen Auge nicht mehr sichtbar war, erfühlen und ihrer Herr werden.
Die sukzessive Verfeinerung und Ausbesserung der Oberfläche wurde nicht nur mit zwei unterschiedlich feinen Methoden vorgenommen, sondern wir konzentrierten uns auch in zwei Schritten zuerst auf die horizontalen und dann auf die vertikalen Wellen und Unebenheiten.

Zum Schluss musste auch die Nase an das Rumpfmodell angepasst werden. Wir schnitten sie zuerst grob aus Styropor und verfeinerten sie dann ebenfalls mit Spachtel. Anfangs versuchten wir mit Orientierungsspanten und gedruckten Zeichnungen die perfekte Form zu finden, doch nachdem diese Techniken die Nase eher krummer als gerader machten, wurde auch hier mit sehen, tasten und fühlen die Form geschaffen. Im Ergebnis erhielten wir nun unser fertig verschliffenes Urmodell, dessen Oberfläche mit jeder investierten Arbeitsstunde besser wurde.

Nachdem uns die Schaumoberfläche glatt genug erschien, leiteten wir eine große Bauaktion in die Wege. Ziel war es 2 Lagen Glasfasergewebe nass in nass auf den Schaum zu laminieren. Zuvor ließen wir uns von „Martin G. Scheufler“ für das L285 Harzsystem den Härter 287 mit einer Tropfzeit von etwa 4h zukommen. Mit dem von uns bisher verwendetem Härter 285 mit einer Tropfzeit von 30min wäre diese Aktion schlicht unmöglich gewesen. Am Vortag wurde die Werkstatt entsprechend vorbereitet. Der Gewebetisch wurde in Plastikfolie eingepackt und eine Halterung für die Glasfaserrolle geschweißt. Das 5m lange D-B11 Modell stellten wir mitten in die Werkstatt.

Als es dann am Samstag um 10 Uhr los ging, war die rege Beteiligung zahlreicher Anwärter und Alteingesessener das einzige, was nach Plan verlief. Der erste Versuch, das Gewebe auf einer Folie vorgetränkt und eine Gewebebahn so lang wie der Umfang an der entsprechenden Stelle einmal um das Modell zu wickeln, scheiterte daran, dass sich die Folie nicht wie das Gewebe an die Form des Mockups anpassen ließ. Der zweite Versuch das Gewebe vorgetränkt ohne Folie mit Hand aufzulegen ging ebenfalls daneben. Es war nicht möglich das Gewebe so aufzulegen und festzurollen, dass es uns nicht beim Drehen des Modells wieder entgegen kam. Die endgültige Variante war am Ende, dass wir das Modell auf die Seite drehten, eine Gewebebahn mit der Länge von einem halben Umfang trocken auflegten und mit Rollen tränkten. Die nötige personelle Verteilung war an diesem Tag: 1P zum Harz Anrühren, 4-5P zum Tränken des Gewebes mit Rollen, 1-2P für den Zuschnitt und das Auflegen der Bahnen.

Abschließend wurde Abreißgewebe aufgelegt, um die nächsten Lagen ohne starkes Anschleifen auflaminieren zu können. Die Aktion dauerte insgesamt fast 7h und es wurden für die zwei Lagen 10kg Harz verbraucht.

Die ausgelaserten Fräs-Schablonen lagen endlich in der e-11. Wir schraubten sie, mit etwas Holz unterfüttert, auf den bis dahin fertig gestellten Tisch und montierten zusätzlich eine Auflagefläche aus Schaum, damit der Fräser beim Fräsen nicht wegkippen konnte.

Während Ulrike und Dirk anfingen einen Gewebeschrank zu bauen, machte Sebastian S. die ersten Fräsversuche. Während uns noch eine gute Idee für das Vorschneiden der Streifen fehlte, funktionierte das Fräsen dem Werkzeug entsprechend gut. Es erforderte zwar etwas Geduld die entsprechende Unterlegscheibenkombination zu finden, um die entsprechende Nut bzw. Federstärke herzustellen, aber es funktionierte alles nach Plan. Leider stand uns nur eine sehr schlechte Fräse und Fräßköpfe zur Verfügung, worunter die Oberflächengüte litt.

Zudem waren aufgrund der begrenzten Drehzahl des Fräsers nur sehr langsame Vorschübe möglich, was die Fertigung extrem langwierig machte. Der erste Test mit den Streifen auf dem Spantenmodell war, was die Formgebung anging, zufrieden stellend. Allerdings fiel uns hierbei auf, dass manche Spanten nicht genau genug zentriert waren. Durch die umfangreiche Versteifung des Modells war es auch nicht mehr möglich dies direkt zu korrigieren und um diese Fehler auszugleichen, müsste man später mehrere Millimeter Spachtelmasse auftragen. Da dies viel Gewicht am Flugzeug bedeuten würde, kam die Frage auf, ob es noch sinnvoll wäre das System der Mitfliegenden Form anzuwenden. Aber erstmal mussten genügend Schaumfischchen zusammen geharzt und das Modell beplankt werden.

Rein wirtschaftlich wäre es am Besten gewesen alle 100 benötigten Streifen in je einer Serie zu fertigen. Dies war aber aus psychischen Gründen gegenüber der beteiligten Helfer (Seb S, Robert Wenzel, Jan Tikalski und Peter) nicht realisierbar. Also arbeiteten wir die 100 Streifen in Serien von 10-20 Streifen ab, harzten sie zusammen und klebten sie auf das Spantenmodell.

Nachdem alle Freiräume mit Brettchen zugebaut waren, mussten die überstehenden Mumpereste verschliffen werden. Bei dieser Arbeit wurde einem erst richtig klar, wie hart doch dieses Harz-Baumwollflocken-Gemisch wird.

Es schien uns unmöglich die Spanten später mit den Schaumstreifen zu Beplanken, ohne Sie mit dem Harz zu berühren. Deshalb schützten wir jeden Spant mit Klebeband. Dieses sollte möglichst elastisch sein, damit es sich später leichter abziehen lässt.

Das Modell soll mit insgesamt 100 Streifen Schaum beplankt werden. Da der Umfang vom Bug bis zum Heck des Urmodells stark variiert ist es notwendig jedem einzelnen Schaumstreifen eine ähnliche Form zu geben. Daraus entstand nun eine Form der Streifen die wir “Fischchen“ nannten. Damit sich die einzelnen Streifen nicht zueinander verschieben können, sollten sie mit einer Nut- und Federverbindung ineinander gesteckt und verklebt werden. Um dies mit einer ausreichenden Genauigkeit fräsen zu können war eine solide Führung für das Fräswerkzeug nötig, es begann die Konstruktion einer Fräsvorrichtung. Als Schaum wollten wir Perkolit (“aufgeschäumtes Plexiglas“) nutzen. Leider waren die größtmöglichen verfügbaren Schaumplatten nur 2500mm lang, ein Fischen hat jedoch eine Länge von über 5000mm. Dies führte zu zusätzlichen Hürden bei der Fräsvorrichtung und beim späteren aufkleben des Schaumes.