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Formbau, U-Boot abformen, Formenbau, Silikonabformung, Laminieren, Laminat, Keramikmasse. 

  Was muss ich über U-Bootmodellbau wissen? Urmuster, abformen mit Silikon, laminieren mit GFK?

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Ich könnte  mir vorstellen, dass die folgenden Seiten zunächst abschreckend wirken. Irgend wann verliert man die Übersicht. Mir erging es nicht anders als ich mir vorgenommen hatte, ein U-Boot zu bauen. Da entsteht leicht der Eindruck, das schaffst du nie, zumal ich mit GFK noch nie in Berührung gekommen war. Man muss das Geschriebene nicht wörtlich nehmen und konzentriert sich einfach auf das, was man über die Verarbeitung von Laminat und Harze wissen muss.  Eins kommt  zum anderen. Voraussetzung sind natürlich ein paar handwerkliche Fähigkeiten.

Ich überlege noch, ob ich die folgenden Seiten aus meine Homepage rausnehmen soll. Ursprünglich hatte ich gehofft, dass ich den Modellbauern einen Gefallen tue, indem ich eine Anleitung schreibe wie man einen U-Bootrumpf anfertigt. Ich hatte so etwas nicht zur Verfügung. Die  Bauanleitungshefte sollen eine Hilfe sein. Soviel ich weis, gibt es heute immer noch keine ausreichende Anleitung,  mit der man sich an solch ein Projekt herantrauen kann.  So wie es aussieht, traut sich kaum einer zu, so etwas in Angriff zu nehmen.  Diese Formenbau-Seite ist ist eine der am häufigsten besuchten Seite. Ich frage mich, ob das Wissen meiner Homepageseiten  schon ausreicht, mit dem Bau eines U-Bootes zu beginnen. Oder nehmen diese Seiten einem die Lust überhaupt erst anzufangen.  Sicher ist es einfacher und billiger, einen Bausatz zu kaufen.

Mir war es in erster Linie wichtig, ob ich in der Lage war, Formen  herzustellen. Das habe ich geschafft. Mehr wollte ich nicht. In absehbarer Zeit werde ich eine neue Seite einrichten auf der ich meine Formen und das Urmuster zum Verkauf anbiete. Dazu viele Werkzeuge und Maschinen.

 

 

Schon als ich erste Überlegungen über den Bau eines U-Bootes anstellte, machte ich mir natürlich Gedanken   über das Laminieren des Rumpfes. Für mich war das alles Neuland. 

Egal woher Sie später Ihre Materialien beziehen , kaufen Sie es nur von einem Lieferanten. Garantiert gibt es sonst später Probleme, weil verschiedene Fabrikate nicht unbedingt miteinander harmonisieren. Da das Urmodell jetzt soweit fertig war, konnte ich daran denken,  Formen hiervon herzustellen. Die Formen und der später daraus entstehenden Bootskörper sollte aus GFK gefertigt werden. GFK ist ein Glasfaser verstärkter Kunststoff. Dieser besteht aus einem Harz, Härter und einem darin eingebettetem Gewebe. 

 

 

                       
Hauptsächlich finden 2 Arten von Harzen Verwendung, nämlich das Epoxydharz und das Polyesterharz. Während beim Epoxydharz die Mengenanteile von Harz und Härter genau eingehalten werden müssen, erlaubt das Polyesterharz das Anmengen verschieden großer Anteile von Härter, wobei die Menge des Härters die Aushärtezeit bestimmt. Glasfaser-Polyesterharz (GF-UP) ist preiswerter. Die daraus hergestellten Formen schwinden nach und nach, bauen Spannungen auf und können sich leicht verziehen. Glasfaser- Epoxydharz (GF-EP) wird für hochwertige Formen verwendet. Sie sind sehr genau und langlebig. Glasfasern sind die gebräuchlichsten Verstärkungsmittel für Faserverbundwerkstoffe.  Glasfasern sind preisgünstig und besitzen ausgezeichnete mechanische, thermische und chemische Eigenschaften. Es gibt noch eine Menge anderer verwendeter Fasern, die uns aber nicht weiter interessieren sollen. Zu erwähnen wären eventuell die Kohlenstofffasern. Sie werden für hochbelastbare sehr steife Bauteile eingesetzt. Allgemein wird die Festigkeit durch die Verstärkungsfasern bestimmt. Die Festigkeitseigenschaften sind vergleichbar mit denen von Metallen ( z.B. Alu-Legierungen), mit dem Unterschied, dass das spezifische Gewicht der Laminate niedriger ist als das der Metalle. Die Eigenschaften der Fasern übertragen sich gleichsam auf das Bauteil. Der Harz als Bindemittel hat die Aufgabe, die Fasern zu stützen und die auf das Formteil einwirkenden Kräfte auf sie zu verteilen.  Die Güte eines Verbundstoffes hängt vor allem auch von der Haftung des Harzes auf den Verstärkungsfasern ab. Je besser diese Haftung, um so höher ist die Festigkeit. Um diese zu erreichen, werden die ( Glas ) Gewebe mit Haftvermittlern ( Silane ) behandelt, damit eine möglichst feste ( chemische ) Verbindung mit dem Harz entsteht. Silangewebe besitzen eine sehr gute Festigkeit, sie sind für Polyester und Epoxydharze geeignet.
 

 

 

 

 

  Glasfaser aus E-Glas sind die am weitesten verbreiteten Verstärkungswerkstoffe. „ E „ steht für Elektro-Glas, da es ursprünglich von allem in der Elektroindustrie eingesetzt wurde. E-Glasfasern sind unbrennbar, hitzefest bis 400° C und beständig gegen die meisten Chemikalien und Witterungseinflüsse. Die Verstärkungsfasern liegen meist in Form von Geweben vor. Neben der Verwendung der verschiedenen Gewebelagen,  ist es wichtig, den Belastungen entsprechend auf die Faserrichtung zu achten. Die größte Festigkeit liegt immer in Faserrichtung. Liegen die Fasern im rechten Winkel, also senkrecht und waagerecht, wird eine hohe Festigkeit erreicht. Wird Gewebe z.B. unter einem Winkel von 45° (diagonal) aufgebracht und auf Zug und Druck belastet, wird keine hohe Festigkeit erreicht. Wird ein Gewebe aber  auf Verdrehung unter 45°eingelegt, (Torsion ) und belastet, liegen die Fasern in diesem Fall richtig, und erfüllen ihren Zweck optimal. Unidirektionales Gewebe kann verwendet werden, wenn eine hohe Biegefestigkeit für eine Vorzugsrichtung gefordert wird. Hier laufen ca. 90% der Fasern in Längsrichtung. Gewebe sind durch die rechtwinklige Verkreuzung der beiden Fadensysteme ( Kette und Schuss ) gekennzeichnet.
Je nach dem wie sich die Fäden kreuzen, , wird die Bindung genannt. Einfache Grundbindungen wie Leinwand und Köper werden am häufigsten verwendet. Die Leinwandbindung ist die einfachste Gewebebindung mit der engsten Verkreuzung von Kette und Schuss. Durch die gleichmäßige Verkreuzung beider Fädensysteme entstehen zwei identische Warenseiten. Leinwandbindung ist für flache Platten oder geringe Verformungen geeignet, für komplizierte Formteile Köper oder Atlasbindungen. Leinwandgewebe ist rechtwinklig, Köper diagonal verflochten. Hier laufen die Fasern über zwei oder mehr kreuzenden Fasern. Deshalb lässt sich Köper besser um Rundungen ziehen. Aus diesem Grund werden wir zur Rumpfherstellung auch die Köperbindung verwenden.

Abformung.

 

Bevor mit der Abformung begonnen werden kann, wird ein Brettchen in der Größe der späteren Zwischendecköffnung auf das Zwischendeck geschraubt. Es dient als Anschlag und äußere Begrenzung für das Laminat. Es wird mit einer Schnellschleifgrundierung gestrichen und anschließend nochmals geschliffen. Die Ränder werden mit Modelliermasse abgedichtet.

Jetzt folgt eigentlich der schwierigste Teil. Überall dort, wo später Öffnungen im Bootskörper sind, z.B. für Flutschlitze, Seiten oder Tiefenruder, müssen diese vorbereitet werden. Das heißt, dass die Größe und Form des Durchbruchs schon jetzt eingeplant werden muss. Es wäre zu umständlich und ungenau, später am fertigen Modell zu versuchen hier noch Flutschlitze auszufeilen. Außerdem könnte es passieren, dass durch spätere Bohrungen das Laminat durchlässig wird, da durch die Zerstörung der Schutzschicht um das Laminat Wasser in das Gewebe eindringen kann und so seine Steifigkeit verliert. Das ganze Urmodell wird entfettet. Als Lösemittel eignen sich verschiedene Alkohole oder Aceton. Mit einem Filzstift und den passenden Schablonen werden zunächst alle Durchbrüche oder Vertiefungen auf den Bootskörper aufgemalt.

 

Danach erhält das ganze Urmuster 2 Überzüge mit R&G Grundierwachs, welches als Trennmittel dient. Anschließend wird mit einem weichen Baumwolllappen nachgerieben. Die aufgemalten Markierungen scheinen durch die Wachsschicht durch.  Es ist darauf zu achten, das der Raum Staubfrei ist, da sich die Oberflächen der Kunststoffe beim Reiben und Polieren statisch aufladen. Dadurch werden Staubpartikel aus der Luft verstärkt angezogen, die Unsauberkeiten in der Deckschicht verursachen können. Besonders im Folientrennmittel während der 20 minütigen Trocknungszeit lagert sich alles ein, was durch die Luft schwebt. Um dieses zu unterbinden, sollte der Arbeitsraum vorher mit einem Wasserzerstäuber ausgesprüht werden.

 

Trennmittel sind flüssige oder pastöse Produkte, die eine Haftung zwischen zwei Materialien verhindern. Für die Abformung von Bauteilen aus Kunststoff wird hauptsächlich Wachs- und Folientrennmittel verwendet. Trennmittel dürfen nur auf sauberen, also öl und fettfreien Untergründen verwendet werden. Wird z.B. die erste Wachsschicht auf eine nicht entfettete Stelle aufgetragen, wird sie beim anschließenden polieren wieder abgerieben. Die Trennmittel haben nur wenige hundertstel mm Dicke. Auch wenn es auf den Bildern so aussieht, als sei der Überzug deutlich dicker. Feinste Konturen z.B. die Schweißnähte werden nicht verfälscht. Sowohl die Form als auch das Wachs sollte auf Raumtemperatur (20°C) erwärmt sein. Neue Formen sollten ca.5-10 mal eingewachst werden. Dadurch werden die in Kunststoffoberflächen vorhandenen Mikroporen versiegelt.

 

Das Urmodell soll zweiteilig abgeformt werden. Das heißt, zuerst wird die eine , und dann die andere Hälfte abgeformt. In der Regel sollten keine Hinterschneidungen vorkommen (bei Abformung mit GFK). Eine Hinterschneidung verhindert später, dass man die Form einfach nach oben abheben kann. Mein Urmodell hat auch eine Hinterschneidung. Dieses ist mir erst später bewusst geworden. . Aber auch wenn ich es rechtzeitig gemerkt hätte, wäre mir keine andere Wahl geblieben es anders zu machen. Ich hätte die Trennebene quer durch den breitesten Punkt der Satteltanks legen müssen. Damit wäre die ganze Optik zerstört. Jetzt musste ich versuchen, dass beste daraus zu machen. Von dem Hauptplan pause ich die Seitenansicht des Bootes  auf eine beschichtete Platte mit einer möglichst glatten Oberfläche. Die Bootsform wird herausgeschnitten. In diesen Ausschnitt wird das Urmodell bis zur Hälfte versenkt. Mit Keile wird das Modell fixiert, ausgerichtet und unrückbar befestigt. Sollte der Spalt zwischen Modell und Platte zu groß sein, so kann man die Platte an beiden Enden aufsägen und dann an das Modell schieben. Der noch verbleibende Spalt wird mit Modelliermasse nahtlos geschlossen und mit einer Spachtel riefenfrei abgezogen. Die Modelliermasse bleibt elastisch, so dass sich das Trennbrett nach Herstellung der ersten Formhälfte leicht abnehmen lässt. Nach gründlicher Säuberung erhält das Modell und die Trennbretter nochmals 2 Überzüge aus Grundierwachs welches anschließend wieder glattgerieben wird. 2 Überzüge deshalb, weil ich sichergehen wollte, dass alle Klebestellen (Schweißnähte)  am Modell dicht sind und keine Hinterschneidungen bilden können. Sonst könnte es passieren, dass beim Aufbringen der Deckharzschicht dieser hinter die Klebestellen läuft. Beim Trennen der Form würden z.B. die aufgeklebten Schweißnähte abgerissen.

Als nächstes werden die vorbereiteten Plättchen für die Durchbrüche mit Sekundenkleber auf die vorgezeichneten Stellen geklebt. Diese sind 2 mm dick. Werden diese abgeformt, erscheinen diese dann als Vertiefung in der Negativform. In diese Vertiefungen werden dann 5 mm Füllstücke  eingeklebt, um die dann das Rumpflaminat herumlaminiert wird. Wird die Bootsform von der Negativform getrennt, werden die Füllstücke herausgedrückt und man hat saubere Öffnungen durch den Bootskörper.  Aber soweit ist es noch nicht.

Wenn alle Stellen mit Füllstücke versehen sind, wird als letzte Schicht Folientrennmittel (PVA) mit einem feinporigen Pinsel   auf Modell und Bretter aufgetragen. Nach 20 Minuten, wenn der Film trocken ist, bildet sich eine hochglänzende Fläche.

 

In Abständen von ca.10-15 cm werden R&G fix-A- Formverschraubungen,  mit etwas Sekundenkleber auf das Trennbrett geklebt. Die Formverschraubung ist dreiteilig, bestehend aus dem Gewindestück, Durchgangsstück, und der Innensechskant- Schraube M6x30. Man hätte zwar jede zweite Formverschraubung durch einen Passdübel oder Passstift ersetzen können, aber leider kann man mit diesen die Formhälften nicht zusammenziehen. Es reicht, wenn man zur besseren Fixierung der beiden Hälften an 3 oder  4 Ecken einen Passstift einlaminiert. Dieser besteht aus 2 Messingbuchsen, und einem herausnehmbaren Stahlstift. Damit kann die Form zunächst fixiert werden, um anschließend mit den Formverschraubungen die beiden Formhälften dicht zusammen zu pressen. Mit einem dreiteiligen Passstift hat man später die Möglichkeit, beide abgeformte Hälften mit den überstehenden Gewebestücken zum Verbinden mit der anderen Hälfte, in die richtige Position zu schieben. Das wäre mit dem zweiteiligen Passstift nicht möglich da dieser sich von der Form abhebt. .   Die Öffnungen der Passstifte und der Formverschraubungen werden vorsorglich mit etwas Modelliermasse verschlossen, damit sich diese beim Laminieren nicht zusetzen.

 

 

 

Formenharz P: ( Deck- oder Oberflächenharz )

 

Das R&G Formenharz ist ein thixotropes (eingedicktes) Deckschichtharz (Feinschichtharz) das als erste Schicht auf das zu formende, vorher mit Trennmittel behandelte Urmodell aufgetragen wird. Die empfohlene Schichtdicke beträgt etwa 1 mm, der Verbrauch entsprechend etwa 1 kg/m2 . Das Harz enthält keine verstärkenden Füllstoffe, weshalb sich die Formoberfläche besonders leicht nacharbeiten lässt, z.B. durch Schleifen und Polieren. Das Deckschichtharz hat die Eigenschaft auch nicht von gewölbten oder senkrechten Flächen abzulaufen, außerdem ist es grau eingefärbt. Das hat den Vorteil, dass wenn später die Bootsform mit hellen Laminaten hergestellt wird, Blasen oder nicht vollständig durchtränkte Stellen auf dem dunklen Untergrund besser festgestellt werden können. Es gibt Formenharz für verschiedene Zwecke. Für größere Beanspruchungen ist dem Formenharz ein Metallpulver beigemischt. Dadurch erhält man eine größere Oberflächenhärte und Abriebfestigkeit. Für unsere Zwecke ist normales Formenharz ohne Metallspäne ausreichend. Unabhängig welches Formenharz verwendet wird, wird es mit einem Pinsel aufgetragen und gut damit durchkämmt. So werden Lufteinschlüsse, vor allem in Kanten vermieden. Löcher sind später nur mit großer Mühe auszubessern.

Formenharz wird von R&G schon fertig gemischt angeboten. Das heißt, es ist schon grau eingefärbt, angedickt und wer will auch schon mit Aluminium oder Stahlpulver gemischt. Bei Lagerung setzt sich das Pulver ab, weshalb es vor der Verarbeitung gut verrührt werden muss. Es gibt Firmen, die alle Zusätze einzeln anbieten. Ich finde, dass das fertig gemischte Formenharz die bessere und einfachste Lösung ist, zumal das Zumischen der einzelnen Komponenten schon einiger Erfahrung bedarf.

Das Urmuster, die Verschraubungen, und Trennbretter werden mit Harz eingestrichen. Danach kann eine Pause eingelegt werden, in der das Harz angeliert. Das heißt, das Harz wird härter ist aber noch nicht durchgehärtet.

In der Zwischenzeit kann der nächste Arbeitsvorgang vorbereitet werden. Damit die Formverschraubungen einen besseren Halt haben, wird für jede Verschraubung ein kleines Stück Laminat mit Loch zurechtgeschnitten. Das normale Formenharz hat eine Verarbeitungszeit von ca. 15 Minuten. In dieser Zeit sollte das Harz verarbeitet sein. Der richtige Zeitpunkt für die Weiterverarbeitung ist erreicht, wenn man mit dem Finger leicht auf das Harz drückt und nicht kleben bleibt.

 

Kupplungsschicht   (nur bei größeren Formen, und  in Verbindung mit Laminierkeramik)

 

Eine Kupplungsschicht ist eine Verbindungsschicht aus Epoxyd- Laminarharz und gleichen Volumenteilen aus Glasfaserschnitzel und Baumwollschnitzel.  Sie wird z.B. als 2. Schicht auf das Formenharz P   ca.1-2 mm dick aufgetragen. Verbrauch 1-3 Kg/m2 .Mit einem Pinsel der nicht zulange Borsten haben sollte, wird die Kupplungsschicht in alle Ecken (ausrunden) getupft. In die Schicht eingebettet, werden die vorbereiteten Stückchen Gewebe mit Loch. Diese werden über die Verschraubungen gelegt, und mit der Kupplungsschicht überdeckt.

Als Mischung nehme ich:

100 Volumen-Teile angemischtes Epoxydharz.

50      Volumen-Teile Glasschnitzel 3-6 mm.

50   Volumen-Teile Baumwollflocken.

Die richtige Mischung ist Erfahrungssache. In jedem Fall muss die Masse noch fließfähig sein und sich mit dem Pinsel noch leicht verteilen lassen. Der Vorteil dieser Mischung ist, dass damit in einem Arbeitsvorgang Ecken und Kanten ausgefüllt und abgerundet werden können. Das Laminat erhält dadurch eine glatte nicht zu stark gebogene Auflagefläche. Es würde sich sonst durch die Eigenspannung wieder abheben.

Aus verschiedenen Büchern weiß ich, dass der Formenbau unterschiedlich gehandhabt wird, Während der Eine nur die Ecken mit eingedicktes ( Baumwollflocken ) Laminarharz glättet, laminiert ein Anderer direkt auf das Formenharz. Ich finde, dass zumindest die Ecken abgerundet werden sollten.

Der Arbeitsgang den ich jetzt beschreibe trifft nur zu, wenn es aus Zeitgründen nicht möglich ist nach Auftragen der Formharzschicht die Form fertig zu stellen. In diesem Fall wird die noch 1. feuchte Formenharzoberfläche mit Glasfaserschnitzel (0,2 mm) oder mit geschnittene Glasfaser (3-6 mm) dick bestreut. Nach dem Aushärten am anderen Tag, werden überschüssige Fasern vorsichtig abgebürstet und abgesaugt. Die Fasern die nun aus dem Formenharz herausragen dienen als mechanische Verbindung für die später aufzutragende Kupplungsschicht.

Ecken ausrunden und verstärken.

Das Verstärkungsgewebe, meist aus Glas, hat eine gewisse Rückstellkraft und lässt sich daher nicht in scharfe Ecken legen. Durch die eigene Rückstellkraft hebt sich das Gewebe wieder vom Untergrund ab, wodurch sich dann Luftblasen bilden. Deshalb ist es wichtig, die Ecken so mit Füllmaterial aufzufüllen, dass der Radius möglichst klein wird. Als Füllmaterial eignet sich ein Brei aus Epoxydharz mit Baumwollflocken, Glasfaserschnitzel oder beides wie oben bei der Kupplungsschicht beschrieben. Wird eine höhere Belastbarkeit gefordert, können auch Glas-, Aramid- oder Kohlerovings eingelegt werden.

Laminieren.

Unter Laminieren verstehen wir das von Hand schichtweise Einbringen von Verstärkungsgewebe.  

Laminarharz.

Laminarharz ist ein dünnflüssiges Lösemittel und füllstofffreies Laminarharz zum Tränken von Glas, Aramid und Kohlenstofffasern. Es gibt für jeden Einsatzzweck den passenden Härter. Für schnelle und mittlere Tropfzeit. Der Härter L hat eine  mittlere Tropfzeit von 40 Minuten. Er ist der meist verwendete Härter. Das Harz eignet sich auch für Verklebungen von Holz, Kunststoffen, Keramik usw. und lässt sich ohne Anpressdruck ausführen. Die Aushärtung erfolgt praktisch ohne Schwund.

Nacheinander werden jeweils 3 Lagen Glasgewebe 161g/m2 , 280d/m2 und 580g/m2 auf die nasse Kupplungsschicht gelegt und mit Laminarharz getränkt. Für verzugsfreie Formen wird der gleiche Aufbau rückwärts laminiert. Auf die letzte Lage Glasrovinggewebe 580 g/m2 werden wieder retour drei Lagen Glasgewebe 280 g/m2 und 161 g/m2 laminiert. Zusätzlich können noch weitere Lagen auflaminiert oder zusätzliche Versteifungen, Metall oder Holzprofile eingeharzt werden.

Im einzelnen sieht das so aus. Zuerst wird Laminarharz angerührt, aber nur soviel, wie verarbeitet werden kann. Ich verwende das Laminarharz L und Härter L. Die Verarbeitungszeit beträgt 40 Minuten. Mit dem Härtet L-3261, 90 Minuten. Die Zeit mit dem Härter L sollte aber ausreichend sein. Das Mischungsverhältnis Harz- Härter beträgt 100 Teile Harz zu 40 Teile Härter. Die Mischung wird ausgewogen. Damit die Mischung auch immer stimmt, gibt es eine Mischtabelle in 10 Grammschritten hinten im R&G Katalog. Die nächste Frage ist, wie viel Harz auf wie viel Gewebe. Das ideale Volumenverhältnis ist 40:60. Da dieses Verhältnis beim Handlaminieren nur schwer erreichbar ist, kann man mit einem Anteil von 50:50 schon sehr zufrieden sein. Das zugeschnittene Gewebe muß also gewogen werden. Der gleiche Gewichtsanteil wird als Harzmenge benötigt.   Auf die noch feuchte Kupplungsschicht wird Laminarharz gestrichen. Darauf wird die Erste Lage Gewebe gelegt. Als erste Lage wird ein dünnes Gewebe über die ganze Länge gelegt. Je dünner, desto besser lässt es sich um Ecken und Kanten verlegen. Bei schwierigen Verhältnissen ist es besser mehrere Lagen dünnes Gewebe zu verlegen, als ein dickes Gewebe. Mehrere Lagen dünnes Gewebe ergeben eine höhere Festigkeit als wenige Lagen dickes Gewebe. Da etliche Lagen Gewebe aufgelegt werden müssen, ist es ratsam, mittels einer Schablone das Gewebe vorher zuzuschneiden. Entweder aus Pappe, oder indem man die Form mit eine dickere Folie  abformt und später bei der Negativform in die Form in drückt. Mit dem Pinsel wird das Gewebe in das Laminarharz gedrückt. Das Harz wird von unten nach oben durch das Gewebe gearbeitet. Eventuell eingeschlossene Luftblasen werden so herausgedrückt. Es lässt sich optisch schnell feststellen, ob das Gewebe richtig durchtränkt ist. Nicht getränkte Stellen erscheinen weiß, richtig getränkte Stellen transparent. Lufteinschlüsse erkennt man an hellen Stellen. Glänzende Stellen bedeuten zuviel Harz. Dieses wird auf andere Stellen verteilt, oder abgetupft. Gutes Laminat zeigt auf der Rückseite seine raue Gewebestruktur.

2. Formhälfte.

Nach dem Aushärten der ersten Formhälfte wird das Trennbrett entfernt. Das Urmodell muss in jedem Fall in der Form verbleiben bis die 2 Hälfte abgeformt ist. Das Modell mit der 1. Abformung wird gedreht, so dass die 2. abzuformende Hälfte des Modells oben liegt. Der Rand der 1. Form wird mit Wasser gereinigt.  Jetzt erfolgt der gleiche Aufbau wie bei der 1. Form. 2 mal Wachsen, Plättchen zur Fixierung der Durchbrüche aufkleben, Trennmittel aufbringen. Auf die Verschraubungen werden die Gegenstücke aufgeschraubt und mit Modelliermasse verschlossen, dann folgt Formenharz, Kupplungsschicht, Glasgewebe, Kupplungsschicht und als Abschluss wieder ein Anstrich mit Formenharz P. Es ist wichtig, dass der Laminatsaufbau der gleiche ist wie bei der 1. Form, weil es sonst Verspannungen geben kann, oder sich die Form verzieht.

Sind beide Formhälften gut durchgehärtet, was nach ca. 20 Sunden der Fall sein dürfte, werden sie getrennt. Beim Trennen der Form kann es gelegentlich Schwierigkeiten geben. Versucht man dann mit einem Schraubenzieher die Form aufzuhebeln, kann die Form beschädigt werden. Da ist es besser, man plant solche Schwierigkeiten im Voraus ein, und laminiert auf eine Seite eine Fix- A- Form Gewindemuffe ein. Auf der Gegenseite im anderen Teil der Form, wird ein Metallplättchen mit einlaminiert. Durch Eindrehen einer Inbusschraube  wird die Form dann auseinandergedrückt. Danach wird sie auf Fehler untersucht. Kleine Löcher an der Oberfläche werden mit Formenharz gefüllt, und mit aufgeklebtem Tesafilm geglättet. Die Formen werden gereinigt, poliert und mehrmals  gewachst und abschließend mit Folientrennmittel behandelt. Nach ausreichender Trocknung, nach ca. 20 Minuten kann mit dem nächsten Arbeitsgang begonnen werden.

Es folgt das Auftragen der Deckschicht in die Form.

 

Deckschicht.

Die Deckschicht ist ein UV- stabilisiertes thixotropes (eingedicktes) Feinschichtharz auf Epoxydharzbasis. Es erzeugt eine glatte Oberfläche die ohne spachteln lackiert werden kann. Sie schützt das Laminat vor Feuchtigkeit, UV-Strahlen und anderen Umwelteinflüssen. Es gibt Deckschichtharze in weiß, farblos oder in einer beliebigen Buntfarbe. Ich verwende das EP- Deckschichtharz farblos und den Härter SF mit einer Verarbeitungszeit von 15 Minuten. Da die Deckschicht so etwas wie das Kleid des Bootes ist,  wäre es wenig sinnvoll ich würde ein weißes Deckschichtharz nehmen, um es dann später mit graue Farbe zu überspritzen. Jede kleine Unachtsamkeit und Schramme würde die störende weiße Deckschicht zu Tage bringen. Ich füge deshalb dem Deckschichtharz die Epoxydfarbe silbergrau (Ral 7001) zu. Die Zugabemenge zum Harz beträgt 5% Gewichtsmenge. Allgemein herrscht vielleicht die Meinung vor, das die Deckschicht bei Zugabe von Farbpasten die Härte verliert. Das ist nicht der Fall. Als erstes wird die Farbe mit dem Harz vermischt. Aus dieser Gewichtsmenge wird der Anteil des Härters bestimmt.

Eine andere Methode die Deckschicht zu gestalten ist das Auftragen einer farblosen Schicht UP- Vorgelat. UP- Vorgelat (Schwabbellack) ist auch ein Deckschichtharz, weist eine große Kratzfestigkeit auf und ist Licht- und Wetterfest. Es ist thixotrop (eingedickt) eingestellt. Es kann in einer Schichtstärke bis 0,5 mm an senkrechten Flächen aufgetragen werden. Auf dieser Oberfläche können Acryl- oder Kunstharzlacke aufgebracht werden. Die dann durchscheinen. Außerdem können auch Folien und Schriftzüge mit eingelegt werden.

Nach dem Auftragen von Deckschichtharz bleibt das Ganze stehen, bis das Harz angeliert ist. Das kann 1-2 Stunden dauern je nach Schichtstärke. Die Oberfläche muss eine gleichmäßige Mattierung aufweisen. Beim Überstreichen darf man nicht kleben bleiben. Die Gelierzeit muss unbedingt abgewartet werden.

Als nächstes wird Laminarharz angemischt. Der Rand der Zwischendecköffnung wird mit Glas- oder Kohlefaserband verstärkt. Glas- oder Kohlerovings tun es auch. Diese gibt es als endlose Faserstränge auf eine 20 Meterrolle. Eine dünne Schicht Laminarharz wird auf das Deckschichtharz aufgetragen. Die Verstärkungen werden eingelegt und mit dem Pinsel angedrückt. Die nun folgenden Gewebelagen werden zügig hintereinander aufgelegt und mit Harz getränkt. Dabei ist es wichtig darauf zu achten,  dass sich keine Gewebebahn wieder abhebt. Die Verarbeitung der Gewebebahnen ist die Gleiche wie zuvor bei der Herstellung der Form.

Unser Laminat soll eine Stärke von ..ca.3 mm.. haben. Die Bugspitze ist aber nur :5mm dick. Das bedeutet, dass nicht alle Gewebebahnen bis in die Bugspitze verlegt werden können. Vielleicht nur jede zweite. Das tut der Stabilität des Rumpfes aber keinen Abbruch, zumal der Bug- und das Heckteil sowieso keinem Wasserdruck standhalten müssen. Diese Bereiche werden  von Wasser durchflossen. Beim Laminieren sieht man ja , wenn die Form  im Bug bündig zum Rand voll ist.

 

Das Gewebe ragt zum Schluss über die Form hinaus. Bis auf ca.1,5 cm wird der Überstand abgeschnitten. Das Abschneiden sollte noch im feuchten Zustand vorgenommen werden, da sich das Laminat dann besser schneiden lässt. Beim Abschneiden das Gewebe nach außen wegbiegen, damit keine Reste ins Laminat fallen. Damit später beide Hälften miteinander verbunden werden können, lassen wir bei der einen Formhälfte unten (Kiellinie) einen Laminatsrand von ca. 1,5 cm stehen, oben dagegen schneiden wir das Laminat bündig an der Formkante sauber ab. Bei der 2. Formhälfte machen wir es genau umgekehrt. Unten sauber abschneiden, oben einen Rand stehen lassen. Dieses trifft natürlich nur für den Bug- und Heckbereich zu. Der mittlere Teil kann ja nicht verbunden werden, da hier die Zwischendecköffnung ist. Dieser Bereich wird sauber an der Formkante abgeschnitten. Hierfür nimmt man am Besten eine gebogene Schere. An Rundungen, z.B. im Bugbereich, wird das überstehende Laminat mehrmals eingeschnitten. So lässt es sich später besser andrücken.

Damit beide Formhälften nahtlos zusammengefügt werden können, muss der Laminatüberstand im noch nassen Zustand in die andere Hälfte gedrückt werden. Deshalb muss auch die 2. Hälfte zügig laminiert werden. Eine andere Möglichkeit ist, dass alle Kanten sauber beschnitten , und dann mit einem einlaminierten Gewebeband verbunden werden. Ich halte die erste Methode für die sichere. Sind beide Rumpfhälften laminiert und beschnitten, legen wir sie vorsichtig übereinander. Beide Laminatüberstände ragen nun  frei in die jeweils andere Hälfte. Vorsichtig werden beide Hälften bündig übereinander geschoben und mit den Stahlzapfen der Passdübel fixiert. Jetzt können beide Hälften zusammen geschraubt werden.  Die Überstände streiche ich zur Sicherheit noch dünn mit Formharz ein. Ebenso die gegenüberliegende Fläche. Mit einem langen Pinsel oder Rolle werden sie von der Zwischendecköffnung aus in die jeweils andere Hälfte gedrückt. In die Bugspitze verstreiche ich noch einen Brei aus Epoxyd-Laminarharz vermischt mit Baumwoll- und Glasfaserschnitzel. ( wie Kupplungsschicht). Normalerweise müssten anschließend auch die Abschottungen vorne und hinten nass in nass  einlaminiert  werden. Damit aber kein Stress aufkommt, kann an den Stellen, wo die Abschottungen geplant sind, Abreisgewebe eingeklebt werden. Um das Abreisgewebe herum wird der ganze Innenraum mit Formenharz geglättet und somit gleichzeitig geschützt. Nach ca. 20 Stunden ist das Laminat durchgehärtet. Die Zwischendecköffnung wird sauber beigeschliffen.  Die Form wird dann aufgeschraubt. Sollten an den Nahtstellen Harzaustritte sein, werden diese entfernt. Mit Hilfe der Fix-A-Form Gewindemuffe drücke ich mit der Inbusschraube gegen das Metallplättchen die Form im Kielbereich vorsichtig auseinander. Da die Satteltanks im Bereich des Ausschnitts wie bereits angedeutet eine Hinterschneidung darstellen, hatte ich schon einige bedenken, ob ich den Rumpf überhaupt aus die Form bekomme. Die Form wird im Kielbereich angehoben und gleichzeitig nach oben gedrückt.

 

Form aus Laminierkeramik.

 

Eine Abweichung der klassischen Abformung mit GFK ist die Abformung mit Laminierkeramik. Sie erspart das Mehrmalige auflegen von GFK-Matten.

Laminierkeramik ist pulverförmig. Mischungsverhältnis Pulver: Wasser = 100:28 Gewichtsteile. Rührzeit 1 Minute, Verarbeitungszeit ca. 35 Minuten, Erstarrungsende ca. 50 Minuten.

Laminierkeramik eignet sich hervorragend zu Herstellung großer und kleiner Formen. In Verbindung mit Glasgewebe M1 ergibt sich ein anschmiegsamer dicker Gewebemattenkomplex. Jede Lage Gewebe ergibt im Laminat eine Schichtstärke von ca. 5 mm. Zur Verarbeitung wird das Gewebe in handliche Stücke geschnitten, und durch Eintauchen in die dünnflüssige Keramikmasse vorimprägniert und dann aufgelegt.

Der Aufbau der Abformung ist ähnlich wie der mit GFK. Grundierwachs, Folientrennmittel, Aufpinseln des Epoxyd-Formenharzes P. Diese Schicht lässt man vor dem nächsten Arbeitsvorgang angelieren, ca. 1-2 Stunden. Auf die noch klebrige Oberfläche wird eine Kupplungsschicht aus Epoxydharz mit Glasfaser und Baumwollschnitzel ca. 3 mm dick aufgetragen. Anschließend sofort Laminierkeramik anmischen. Glasgewebe M1 mit Laminierkeramik völlig durchtränken, überflüssige Masse nur leicht herauspressen und auf die noch nasse Kupplungsschicht auflegen. Je nach Bedarf kann noch eine 2. Lage aufgelegt werden. Großflächige Formen sollten mit Verstärkungsrippen versehen werden. Nach dem Abbinden der Laminierkeramik und dem Aushärten des Deckschichtharzes kann die 2. Hälfte des Urmodells abgeformt werden.

Siliconkautschuk (Elastosil M)

Siliconkautschuk erlaubt die Herstellung einer hochflexiblen Form von Formteile mit Hinterschneidungen. Die Vulkanisation der additions vernetzenden Siliconkautschuke erfolgt durch vermischen der beiden Komponenten A und B. Diese beiden Komponenten sind genau aufeinander abgestimmt und werden deshalb nur zusammen ausgeliefert. Die Kautschukmasse ist im Lieferzustand werden als toxisch oder aggressiv anzusehen. Daher erübrigen sich besondere Vorsichtsmaßnahmen. Die Härter dagegen können Reizerscheinungen auslösen, wenn sie unverdünnt auf die Haut gelangen. Die Dosierung der Komponenten verlangt eine genaue Einhaltung des Mischverhältnisses. Durch die Vermischung von Kautschuk und Härter wird zwangsläufig eine bestimmte Menge Luft in die Kautschukmasse eingetragen. Zur Erzielung völlig luftblasenfreier Vulkanisate müssen daher gießbare Mischungen unter vermindertem Druck (10-20 mbar) in einen Exikator entlüftet werden. Sicherlich haben die wenigsten Modellbauer diese Vorrichtung. Ein Exikator ist ein Gefäß aus dem die Luft abgesaugt werden kann. Dazu braucht man eine Vakuumpumpe. Ich habe einen kleinen Kompressor und festgestellt, dass sich mit  der Luftansaugöffnung hervorragend ein Vakuum erzeugen lässt.

Da sich die katalisierte Masse während des Evakuierens sehr stark ausdehnt, darf das verwendete Gefäß nur zu höchstens einem viertel seines Gesamtvolumens mit dieser gefüllt werden. Während des Evakuierens steigt die Masse zunächst hoch und fällt dann von selbst zusammen. Droht die Masse dennoch überzulaufen, muss kurz belüftet werden. Giesbare Siliconkautschuke werden nach dem entlüften im Vakuum aus möglichst geringer Höhe im dünnen Strahl aufgegossen. Falls keine Evakuiermöglichkeit besteht, wird ein gewisser Entlüftungseffekt erreicht, wenn die Masse aus großer Höhe in möglichst dünnem Strahl gegossen wird. Nähere Angaben und mehr stehen im Handbuch über Faserverbundstoffe von R&G.

 

Abreisgewebe 95/m2.

Abreisgewebe ist ein Leinwandgewebe aus Nylon. Es wird als letzte Lage in das Laminat eingebracht. Nach der Aushärtung bzw. vor einer Verklebung der Teile wird das Abreisgewebe abgerissen. Es hinterlässt dabei eine gleichmäßige raue, schmierfilmfreie klebbahre Oberfläche.

 

R&G-Thixotropiermittel.

Es findet Verwendung bei der Herstellung von nicht ablaufenden Deckschicht- und Klebeharzen, Spachtel- und Füllmassen. Durch die Zugabe von Harz wird ein Ablaufen an geneigten Flächen verhindert.

R&G-Baumwollflocken

Hauptsächlich zum Anmischen leichter, nicht ablaufender Harzmassen und Kleber, vor allem im Modellbau und in der Luftfahrt. Baumwollflocken sind für sich alleine oder in Abmischung mit Glasfaserschnitzeln einsetzbar. Speziell bei Kupplungsschichten und Auffüllungen im Formbau binden die fasern das Harz und verhindern das Aus- und Ablaufen aus der Glasfasermischung. Reine Harz/Baumwollmischungen weisen eine erhöhte Schlagzähigkeit sowie verbesserte Zug-; Druck- und Biegefestigkeiten auf. Die Formstoffe sind schleifbar und auf Grund der niedrigen Faserdichte relativ leicht.

R&G-Glasfaserschnitzel.

Für Faserspachtel und Pressmassen, Kunststoffputze, Kitte, Kleber, Korrosionsschutzanstriche, Asbestersatz. Kupplungsschichten im Formenbau, wobei Kanten aufgefüllt und hinterfüttert sowie Passdübel und Verschraubungen eingebettet werden. Dazu wird meist eine Mischung aus 50 Volumen % Glasschnitzel und 50 Volumen % Baumwollflocken verwendet.

 

Glass Bubbles (Mikro Ballons)

Sie werden vor allem zum Anmischen von Leichtspachteln- Klebestoffen und Pressmassen verwendet. Sie Erhöhen die Schlagfestigkeit und Druckfestigkeit der Formmassen. Durch ihre Kugelform wirken Micro Glashohlkugeln wie kleine Kugellager und verbessern dadurch das Fließverhalten von Epoxyd- und Polyesterharzen. Nicht ablaufende Mischungen werden durch eine zusätzliche Beigabe von Thixotropiermittel erreicht.

Mischen:

Harz und Härter müssen gut gemischt werden. Auf die Einhaltung des Mischungsverhältnisses ist zu achten. Eine höhere Härterzugabe als vorgeschrieben ergibt keine schnellere Härtung, sondern nur schlechtere Eigenschaften. Ebenso läßt sich die Verarbeitungszeit durch eine geringere Härterzugabe nicht verlängern. Abweichungen im Mischverhältnis verschlechtern die Formstoffeigenschaften. Bei großen Abweichungen kann die Härtung völlig ausbleiben.

Füllstoffe und Zusätze.

Die Eigenschaften von Epoxydharzen können durch verschiedene Zusätze verbessert werden. Beim Mischen der Komponenten muss eine bestimmte Reihenfolge eingehalten werden. Füllstoffe, die keine chemischen Veränderungen bewirken, werden dem Harz-Härtergemisch zugesetzt. Dieses sind z.B. Glasschnitzel, Thixotropiermittel, Baumwollflocken und Metallpulver. Ebenso können Komponenten die Epoxydgruppen enthalten z.B. Epoxydfarbpasten, Reaktivverdünner in die Harzkomponente gemischt werden. Kleinere Mengen bis 500 Gramm sollten gründlich von Hand gerührt werden. Größere Mengen lassen sich nur noch mittels Mischpropeller und Bohrmaschine herstellen.

Arbeitsgeräte und Mischgefäße.

Die für Harz und Härter verwendeten Gefäße, Gräte und Werkzeuge müssen sauber sein. Es darf sich kein Öl, Wachs oder Fettfilm an den Teilen befinden. Es sollten Mischgefäße mit glatter Wand und Boden verwendet werden. Ich hatte für diesen Zweck schon seit längere Zeit im Voraus Joghurt und Margarinebecher gesammelt.

Verarbeitungszeit.

Die Gebrauchsdauer (Tropfzeit, Verarbeitungszeit) der Mischung ist abhängig von der Ansatzgröße. ( je größer desto schneller.) und von der Temperatur. Größere Mengen verkürzen auf Grund exothermischer Reaktion (Reaktionswärme) die offene Zeit. Sie sollten in flache Schalen gefüllt werden, um einen Wärmestau zu verhindern. Notfalls kann man die Mischung in eine mit Eisstücken gefüllte Schale stellen. Eine zügige Verarbeitung ist erforderlich.

Verdünner.

Epoxydlaminarharze von R&G sind Lösemittelfrei. Die für die Tränkung von Verstärkungsfasern notwendige niedrige Verarbeitungsviskosität wird mit Reaktivverdünner eingestellt. Reaktivverdünner sind epoxydgruppenhaltige niedermolekulare Verbindungen, die mit aushärten.  In Sonderfällen kann die Viskosität durch eine weitere Zugabe von R&G Reaktivverdünner H eingestellt werden. Mit steigender Menge wird jedoch die Festigkeit und Wärmeformbeständigkeit der Formstoffe herabgesetzt.

Laminatsherstellung.

Der günstigste Verarbeitungstemperaturbereich liegt zwischen 25 und 35° C. Die relative Luftfeuchtigkeit sollte 70% nicht überschreiten. Niedrige Temperaturen des Harzes und kalte Formoberflächen verlängern die Verarbeitungs-, Gelier -, und Aushärtezeit. Unter 15°C verläuft die Reaktion sehr gebremst, unter 10°C kommt sie schnell zum Stillstand. Eine vollständige Durchhärtung ist nur dann möglich, wenn die Reaktion durch erwärmen auf 20-30°C erneut gestartet wird.

Härtungstemperaturen.

Die meisten Systeme werden kalt gehärtet. (bei Raumtemperaturen ca.22°C) Die Formstoffe erreichen bereits nach 20 Stunden eine gute Festigkeit, härten aber noch einige Tage nach und gewinnen dabei an Festigkeit und Wärmeformbeständigkeit.

 

 

     

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