Teamprojekt Aero-L39 1:6 im Eigenbau

[chris-t]

Hallo Zusammen,

vor gut einem Jahr haben mein Kollege Tom und ich uns dazu entschlossen, eine Aero-L39 im Maßstab 1:6 von Grund auf zu konstruieren und zu bauen.

Das Projekt haben wir wie folgt aufgeteilt:
Die Konstruktion am CAD und die Fertigung der Urmodelle per CNC-Fräsmaschine und FDM 3D Drucker habe ich übernommen.
Die Urmodelle angepasst, gespachtelt, geschliffen und lackiert hat Tom. Der komplette Formenbau hat er ebenfalls bewerkstelligt.
Spanten, Rippen und Holme habe ich am CAD konstruiert und anschließend aus kohlefaserbeschichteten Airexplatten und Pappelsperrholzplatten ausgefräst.
Diese habe ich dann Tom zugeschickt, damit er die Bauteile in den Formen laminieren konnte.

Daten zum Projekt:

• Name: Aero-L39 Albatros
• Maßstab: 1:6
• Rumpflänge: 2000mm
• Spannweite: 1574mm
• Bauweise: Voll GFK/CFK Sandwich
• Impeller Durchmesser: 120mm
• Akku: 12-14s 6000-7000mah
• voraussichtliches Abfluggewicht: ca. 8-9kg
• Flügelprofil: NACA 2415
• Leitwerksprofil: NACA 0012

Zunächst haben wir anhand eines 3D Oberflächenmodells aus dem Internet die Proportionen gecheckt und überlegt, wie man am besten die Bauteile voneinander trennt, damit sich später alles fertigbar ist und gut entformen lässt.

Da ich mit dem Flächenmodell im CAD nicht viel anfangen konnte, da es sehr viele Fehlstellen und Löcher aufwies, fing ich an das komplette Modell beginnend von der Nase aus neu zu konstruieren und habe versucht die Außenkontur des Oberflächenmodells mit neu erstellten Ausformungen von Volumenkörpern nachzubilden.

Viele Stunden und Ebenen später war die "Rohversion" des Rumpfes fertig.

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Als nächstes haben wir die Flügel und Leitwerksprofile bestimmt und die EWD festgelegt.

Weiter ging es mit der Position der Steckungsrohre, Konstruktion des Seitenleitwerks und der Anformung der Flügel an den Rumpf.

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Damit sich das Urmodell später besser entformen lässt, habe ich Entformschrägen mit eingezeichnet.

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Der erste Schritt war somit getan. Die Grundkonstruktion vom Rumpf war fertig.

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[chris-t]

Da das Rumpf Urmodell kostengünstig aus miteinander verklebten MDF Platten gefräst werden sollte, habe ich das CAD Modell in mehrere Blöcke unterteilt. Somit war es auch möglich mit Fräser Längen bis zu 100mm die Teile zu bearbeiten.

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Desweiteren mussten wir überlegen, ob wir auf der Rumpfoberseite, oder auf der Unterseite eine Wartungsklappe anbringen um den Impeller später einsetzten und montieren zu können. Letztendlich haben wir uns aus optischen Gründen für den Deckel auf der Unterseite entschieden.

 

[chris-t]

Als erstes stand der Einkauf der MDF Zuschnitte für die acht Einzelteile des Rumpf Urmodells an.

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Fertig sortiert und bereit die Blöcke mit Laminierharz zu verkleben.

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Zum aushärten wurden die Blöcke in einer Spindelpresse unter Druck gesetzt.

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24 Stunden später waren dann die Blöcke bereit zum bearbeiten auf der CNC Portalfräse.

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[chris-t]

Angefangen habe ich mit dem 3D Fräsen des kleinsten Teil der acht Teile des Rumpfes. (Oberer vorderer Teil der Nase)
Von bisherigen Projekten hatte ich bereits die richtigen Werkzeuge zum bearbeiten von hohen Teilen. Zum groben schruppen der MDF Blöcke kam ein 20mm zweischneider Wendeschneidplattenfräser zum Einsatz mit extra langem Schaft.

Schruppdurchgang mit Feintiefenzustellung:

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Hier das fertige Bauteil nach dem Schlichtdurchgang. Die zwei Bohrungen dienen später als Zentrierung in dem Passstifte eingesetzt werden.

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[chris-t]

Weiter geht es mit dem hinteren Teil des Rumpfes:
Ganz schön staubige Angelegenheit. Nachmachen ohne Absaugung ist nicht zu empfehlen!

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Viele Stunden später war das linke vordere innere Teil an der Reihe:
Damit das Urmodell nicht zu schwer wird und es später nicht mehr händelbar ist, haben wir einiges an Material ausgespart.

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Hier ein Bild vom Schlichtdurchgang mit Kugelfräser.

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Sobald die ersten Rumpfteile zusammengesetzt werden konnten, hat man ein Gefühl für die Ausmaße bekommen.

 

[chris-t]

Zur Verstärkung des Urmodells hatte ich einen Steg im Bereich der Kabienenhaube stehen lassen. Später habe ich aber den vorderen Teil des Rumpfes noch einmal auf der Fräse aufgespannt und den Steg weg gefräst. Somit wird es einfacher den Kabienenhaubenrahmen ans Urmodell anzupassen.

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Damit die scharfen Kanten und Ecken erhalten bleiben wurden diese mit Harz eingepinselt.

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Mit sehr geringem Verzug passen die Hälften gut zusammen. Ich bin zufrieden!

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Auch im größten Teil wurden Aussparungen eingefräst.

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Die linke Rumpfseite ist schonmal fertig.

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Hier sieht man den Übergang der vier Rumpfteile. Durch die Überlappung der Blöcke kann der Rumpf sicher verklebt werden.
Zusätzlich werden die Teile später noch verstiftet.

 

[FastMover]

Sehr schöne Bilder. Gut und einfach erklärt.
Weiter so und viel Erfolg !

Beste Grüße

Robert

 

[Ghostrider]

Hallo Chris,
Sehr beeindruckend deine Fähigkeiten was CAD und die folgenden Schritte angeht. Ich wollte auch mal ein positiv in MDF erstellen. Habe es dann aber wegen fehlender CAD Fähigkeiten gelassen die Blöcke nachher passgenau zusammen setzten zu können. Freue mich speziell auf die nächsten Schritte bis zur Abformung und natürlich auch was danach passiert.

BG Heiko

 

[chris-t]

Hallo Robert, hallo Heiko,

vielen Dank, das motiviert.

LG Chris

 

[chris-t]

Weiter gehts, bis alle acht Rumpfteile fertig sind:

Lange dünne Kugelfräser ermöglichten das Schlichten der ca. 66mm hohen MDF Blöcke.

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Alle Werkzeugwege habe ich in Fusion360 erstellt. Die großen Teile hatten bis zu 8 Stunden Bearbeitungszeit.

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Hier sieht man den nachträglich entfernten Steg, damit man später wie beschrieben den Kabienenhaubenrahmen besser anpassen kann. Diese Entscheidung war völlig richtig!

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Damit das Steckungsrohr später weit genug in den Flügel ragt, mussten wir aufgrund der Flügel V-Form die Steckung nachträglich so weit wie möglich nach oben versetzten. Das alte Loch wurde mit angedicktem Harz gefüllt und danach das Neue eingefräst.

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Passt wunderbar.

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Als Steckungsrohre kommen fertige 30mm Stecksysteme von R&G zum Einsatz.

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[chris-t]

Da die Kleinteile wie Ruder, Leitwerke oder auch die Kabinenhaube schwierig als positiv zu fräsen wären, wurden diese aus PLA 3D-gedruckt.
Meist in mehrere Einzelteile unterteilt und später zusammengeklebt. Oberflächenfehler können dann einfach mit 2k Spachtel ausgebessert werden.

Die ersten Teile der Kabinenhaube entstehen:

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Hier ist das Seitenruder entstanden. Durch jeweils zwei Löcher in den Einzelteilen konnten diese dann passgenau miteinander verklebt werden.

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Fertiges oberes Teil des Seitenruders:
Durch eine geringe Zustellung in Z-Richtung (0,1mm) ergab sich eine gute Oberfläche.

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Hier sieht man wie die fertigen Urmodelle aus gesehen haben, bevor lackiert wurde. Das 3D-Druckteil wurde verklebt, geschliffen, verspachtelt und nochmals geschliffen.

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Auch das Seitenleitwerk stammt komplett aus dem Drucker.

Glück gehabt. Die erste Version der Kabinenhaube sitzt bündig. Dennoch mussten wir später noch weitere Versionen davon anfertigen, da die Geometrie nicht stimmte.

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Langsam konnte man erkennen, was es werden soll.

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[chris-t]

Nach und nach sind dann alle Teile der Ruder und Leitwerke vom Drucker gefallen.
Hier zu sehen ist das dreiteilige Urmodell einer Landeklappe.

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Um die Druckteile miteinander zu verkleben, war viel Sekundenkleber notwendig.

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Fertig fürs Erste! Jetzt heißt es schleifen, spachteln, schleifen.

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Die Passgenauigkeit zwischen 3D Druckteilen und gefrästem Holzurmodell war auch in Ordnung.

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Das Loch für das Steckungsrohr und die Verdrehsicherung wurde gleich ins Urmodell mit ein konstruiert.

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Um etwas Arbeit beim Formenbau zu sparen, hatte ich gleich Trennbretter aus MDF Platten ausgefräst.

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Alle Ruder waren nun bereit zum Nachbearbeiten.

 

[chris-t]

Wie bereits beschrieben bestehen die Trennbretter aus 10mm dicken MDF Platten.

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Hier sehr schön zu sehen, aus wie vielen Schichten das Rumpf Urmodell besteht.

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Nachdem Alle Teile aneinander angepasst wurden, konnte das Heck mit Laminierharz verklebt werden.

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Währenddessen wurde selbstverständlich auch das CAD Modell weiter konstruiert. Das Modell war soweit fertig und konnte es mit Detaillösungen und dem strukturellen Aufbau der Teile weiter gehen.

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Im CAD fliegt die L39 bereits durch die Luft.

 

[chris-t]

Endspurt und Ortswechsel: Von Baden-Württemberg nach Bayern

In den letzten Zügen des Urmodellbaus, habe ich die Fahrwerksschächte händisch aus dem Rumpfbauch gefräst, damit sich diese später in der Negativform abzeichnen.

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Dann war es endlich soweit. Das Rumpf-Vorderteil wurde mit dem Rumpf-Hinterteil verklebt und verstiftet. Das Seitenleitwerk wurde ebenfalls angeklebt.

Die Kabinenhaube ändert sich später noch, aber auf den ersten Eindruck, scheint alles zu stimmen. Eine besondere Herausforderung war es, die Rumpfteile so zu verkleben, dass alles fluchtet. Das Seitenleitwerk musste ich sogar einmal "demontieren" und erneut im richtigen Winkel ankleben.

Die Oberfläche des Urmodells war zu diesem Zeitpunkt alles andere als perfekt, dennoch war es eine gute Basis, auf der man aufbauen konnte, da die von mir gefrästen Teile relativ maßhaltig gefertigt wurden.

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Übergabe der Urmodelle an Kollege Tom:

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Als erstes hat Tom den kompletten Rumpf mehrmals mit Harz eingestrichen, damit eine harte Oberfläche entsteht.

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[chris-t]

Danach wurde das Urmodell mit 2k Füller Lackiert, damit sich Tom einen Überblick verschaffen konnte, welche Fehlstellen noch vorhanden sind und ausgebessert werden müssen.

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Somit zeigte sich schnell, dass noch extrem viel Nacharbeit nötig war, bis das Modell lackiert werden konnte um es letztendlich abzuformen.

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[Nigel Roche]

WOW!!!, was soll man dazu sagen, absolut super!

 

[chris-t]

Also hieß es erstmal spachteln, spachteln, spachteln und versuchen die groben Fehler auszubessern.

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Ein paar Formfehler waren leider ebenfalls vorhanden, welche im CAD nicht aufgefallen sind. Im Heckbereich gab es einen leichten Knick, welcher Tom super ausgeschliffen bekommen hat.

 

[chris-t]

WOW!!!, was soll man dazu sagen, absolut super!

Vielen Dank Nigel.

 

[chris-t]

Damit die Leitwerke später gut sitzen, hat Tom die Anformung mit Spachtelmasse an die Leitwerke angepasst.

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Unglaublich viel Arbeit bis es passt. Eine Meisterleistung von Tom, wie ich finde!

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Nach sehr vielen Stunden Spachteln und schleifen, sah es dann so aus:

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[chris-t]

Nachdem die Oberfläche vom Rumpfurmodell an allen Fehlstellen ausgebessert und geschliffen wurde, konnte Tom den zweiten Auftrag vom 2k-Füller wagen.

Unglaublich, wie gut die Oberfläche nach dem neuen Lackauftrag aussah. Klasse Arbeit Tom!

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Jetzt konnte es auch mit den Details los gehen: