Entformung des Baums

Nach der wenig erfolgreichen Injektion beim letzten Mal mußten wir heute das Bauteil entformen.

Trockene Bauteilenden

Die Entformung ging erstaunlich gut - wenn auch nicht so wie ursprünglich geplant. Eigentlich wollten wir die durch eine Reißleine miteinander verbundenen Holzstege im Inneren der Form eins nach dem anderen herausziehen. Danach sollte sich die Holzschale einfach herausziehen lassen. Soweit die Theorie.

Nun zur Praxis. Die ersten beiden Stege ließen sich wie geplant herausholen. Yeah! Aber dann verkantete der dritte Steg. Einige der folgenden verkanteten sich auch - trotzdem ließen sie sich zumindest aus ihrer senkrechten Position etwas flacher ziehen. Aber kein weiterer Steg ließ sich herauslösen.

Zu viele trockene Stellen

Was also tun? Die Lösung war so einfach wie praktikabel. In der Halle befand sich noch vom Formenbau für die Kielbombengussform eine ca. 2m lange Stange Bewehrungseisen. Das Ende der Stange bogen wir kurzerhand zu einem Haken um und zogen so einen Holzsteg nach dem anderen heraus.

Danach ließen sich die obere und untere Latte durch leichtes Hämmern am Ende soweit heraustreiben, daß wir sie am anderen Ende durch beherztes Ziehen herausholen konnten. Die Bretter links und rechts ließen sich in gleicher Weise entfernen. Zum Schluß blieb noch unser Trennmittel, die Frischhaltefolie, im Baum. Auch diese stellte uns vor keinerlei Probleme. Am Ende des Baums lösten wir sie soweit vom Bauteil, daß wir den Eisenhaken nahmen, um diese aufzuwickeln und durch den Baum am anderen Ende als Knäuel ganz leicht zu entfernen.

Wülste hauptsächlich an Unter- und Oberseite

Nur zur Bauqualität des Baums. Leider lagen stellenweise die Fasern komplett trocken im Bauteil. Die Faserlagen konnten wir auch nicht so stramm wickeln wie nötig, und als Folge bildeten sich teilweise sehr unschöne Wülste beim Vakuumziehen. Die Enden waren komplett trocken, womit wir aber hätten leben können, denn diese wären sowieso etwas gekürzt worden.

Die gute Nachricht: die Baumform war in tadellosem Zustand. Sie hatte die Injektion bestens überstanden, ließ sich leicht entformen, und wir können sie für den zweiten Versuch wieder verwenden. Den zweiten Versuch bereiteten wir gleich nach der Entformung vor.

Die Form ist für den neuen Versuch bereit

Unser Erkenntnisgewinn: Vakuuminjektion ist bei dieser Form nicht praktikabel. Mit unseren Mitteln können wir nicht so stramm und gleichmäßig wickeln, daß im Vakuum keine Wülste entstehen. Bei zu strammer Wicklung besteht auch die Gefahr, daß das Harz gar nicht oder nur sehr schlecht die Fasern durchdringt. Im nächsten Versuch werden wir also nass-in-nass wickeln und das überschüssige Harz durch strammes Umwickeln mit Frischhaltefolie herausdrücken. Das Kohlefaser-Harz-Gewichtsverhältnis wird dadurch zwar schlechter - aber die Oberflächen- und Bauteilqualität ohne Wülste mit einer glatteren Oberfläche hoffentlich besser.

Wir werden berichten!

Herstellung des Baums Teil 3

Heute injizierten wir das Epoxy. Vor der Injektion bastelten wir noch die "Vakuummützen" für die beiden Baumenden.

Das Laminierharz wird langsam injiziert

Die größte Herausforderung lag darin, einen luftdichten Abschluß zu finden, damit die Vakuuminjektion auch gelingt.

Auf der Unter- und Oberseite des Baums führten wir in Längsrichtung einen Spiralschlauch. Der untere sollte das Harz gleichmäßig verteilen. Der obere sollte bei vollständiger Durchtränkung der Fasern das überschüssige Harz abführen. Beim Probelauf dichteten wir alle auffindbaren Lufteinlässe ab.

Die 6 Lagen Kohlefaser wogen ca. 3600g. Das Mischungsverhältnis zwischen Harz (MGS RIMR 235) und Härter (MGS LH 287) betrug 100 zu 37,5 Gewichtsanteilen. Mit der Grammwaage war es sehr leicht 1000g Harz und 375g Härter abzuwiegen. Wir hatten also zwei Behälter und insgesamt 2750g Laminierharz. Einiges davon wird im Spiralschlauch zurückbleiben. Als Härter wählten wir den langsamer aushärtenden Curing Agent und hatten deshalb bei ca. 17° Umgebungstemperatur genügend Tropfzeit für den Arbeitsprozess.

Dann wurde es ernst. Die Vakuumpumpe wurde eingeschaltet und zog durch den entstehenden Unterdruck langsam aber sicher die Folie fest auf die Form. Nach der Öffnung der Zuläufe füllte das Harz zunächst recht schnell den Sprialschlauchkanal an der Unterseite und wanderte dann langsam von unten nach oben durch die Fasern. Eine Fließhilfe setzen wir in unserer Anordnung nicht ein, weil die zu überbrückende Distanz von ca. 12cm ausreichend klein war. Die Fließgeschwindigkeit überprüften wir regelmäßig durch Markierungen mit einem weißem Lackmarker.

Ab jetzt war Geduld angesagt. Das Harz bewegte sich nur sehr langsam voran. Nach einiger Zeit kam es uns zu langsam vor. Wir überprüften die Anordnung und entdeckten leider weitere Undichtigkeiten. Wieder etwas später stellten wir fest, daß sich der Schlauch vom Aufbau zur Vakuumpumpe zu sehr zugezogen hatte. Wir durchtrennten den Schlauch kurz hinter dem Anschluß zum Bauteil, setzten ein Verbindungsstück zum neuen etwas robusteren Schlauch ein und dichteten alles wieder mit Tackytape ab. Trotzdem lief die Injektion nicht schneller. An einigen Stellen war das Harz mittlerweile vollständig injiziert. An anderen Stellen, insbesondere an beiden Enden und auf der Oberseite fehlte noch einiges. Nachdem wir uns dem Ende der Tropfzeit näherten, wurde immer klarer, daß wir diesen Versuch leider abbrechen mußten. Es gelang nicht, das Bauteil vollständig zu durchtränken.

Nachts um 02:00h stellten wir also die Vakuumpumpe ab. Mal sehen, wie sich alles nach der Aushärtung darstellt. Vielleicht ist das Bauteil ja noch zu retten.

Herstellung des Baums Teil 2

Heute bereiteten wir die Injektion vor.

Das Wetter spielte zum Glück mit. Ein Blick auf das Regenradar versprach uns noch eine kurze niederschlagsfreie Zeit. So bauten wir unsere Wickelvorrichtung, bestehend aus zwei Holzböcken draußen vor der Halle auf. Die Holzform wurde darauf gelagert, und los ging es mit dem Wickeln.

Harzflußsperre aus Tackytape

Die Enden der ca. 20-25cm breiten Kohlefaserstreifen schnitten wir im 45°-Winkel ab und konnten so an beiden Enden des Baums eine saubere Terminierung realisieren.

Insgesamt wickelten wir 6 Lagen. Die Lagen wickelten wir abwechselnd links und rechts herum. Als wir damit fertig waren, kamen auch schon die ersten Regentropfen vom Himmel. Also verlegten wir den Arbeitsplatz schnell wieder in die Halle. Dort schnitten wir noch eine Lage aus optisch schönem Kohlefasergewebe in Leinwandbindung aus, um dem Großbaum cooler aussehen zu lassen. Die oberste Lage fixierten wir mit Sprühkleber, damit diese vor dem Eintüten nicht verrutscht. Die nächste Lage, das Abreißgewebe, hielt endlich alles an seinem Platz. An den beiden Enden konnten wir diese mit Malerkrepp endgültig fixieren.

Da wir keine Vakuumfolie in Schlauchform haben, mußten wir uns einen Schlauch herstellen. Wir schnitten ein rechteckiges Stück Vakuumfolie mit einer Breite von ca. 60 cm aus und verklebten die Längsseiten mit Tackytape. Als Ergebnis erhielten wir einen Schlauch von ca. 60cm Umfang und 3,50m Länge.

Zum Schluß mußten wir noch das Problem lösen, wie wir verhindern, daß an den Enden Epoxy in die Form gelangt. Die Lösung war eine Tackytape-Harzsperre an den Enden. Die Vakuumfolie wurde luftdicht an den Enden aufgeklebt. Zusätzlich wollten wir an den Enden noch eine "Vakuummütze" anbringen, d.h. eine Tüte aus Vakuumfolie, die luftdicht auf den Schlauch gelegt wird. Mit dieser Anordnung liegt die Form vollständig im Vakuum. Die Frischhaltefolie als Trennmittel wird auch nicht durch das Vakuum belastet. Sie wäre sowieso nicht vakuumdicht. Soweit die Theorie. Es war schon spät. Die Injektion wurde auf den den nächsten Tag verlegt.

Bei unserem Finnenlager sind wir auch einen Schritt weitergekommen. Die Löcher durch das obere Finnenlager mußten gebohrt werden und exakt mit den Kielbolzenführungen in der Kielfinne übereinstimmen.

Dazu drehten wir eine Bohrschablone. Die Hülse aus Metall hatte einen Außendurchmesser von 20mm (paßt also exakt in die Kielbolzenführung) und mittig ein Bohrloch von 8mm. Die eine Hälfte des Kielfinnenlagers wurde mittels Schraubzwingen oben an der Finne fixiert. Von der anderen Seite steckten wir die Bohrschablone in die Kielbolzenführung der Kielfinne. Dabei diente das 8mm-Loch als Führung für den Bohrer, mit dem wir das Finnenlager durchbohrt haben. Die 8mm-Löcher im Finnenlager müssen wir nun auf 20mm z.B. mit einem Kopfsenker aufbohren.

Im Schiff ging es mit dem Kielkasten weiter. Die Bohrungen durch das Kielfinnenlager müssen jetzt auch exakt auf den Kielkasten übertragen werden. Ziel ist es, daß die Kielfinnenbolzen ohne zu verkanten durch Kielkasten, Kielfinnenlager und Kielfinne geführt werden.

Herstellung des Baums Teil 1

Wir nehmen jetzt den Bau des Großbaums in Angriff. Unser Plan: wir wickeln die Kohlefasern um einen Holzkern, injizieren das Harz mittels Vakuuminfusion und entfernen den Holzkern nach der Aushärtung.

Steg wird später nach rechts herausgebrochen

Die Holzform, auf die wir wickeln, wurde bereits fertiggestellt. Heute führten wir eine Leine durch die Löcher und umwickeln die Form mit Frischhaltefolie - unserem Trennmittel.

Unser Kohlefasermaterial ist ein Biaxialgelege, d.h. die Fasern sind senkrecht zueinander verwebt. Unser Großsegel wir mit offenem Unterliek gefahren, d.h. die Krafteinleitung erfolgt über den Lümmelbeschlag, den Baumniederholer, die Großschot und die Baumnock. Wir erwarten also Biegemomente, aber wenig bis keine Torsion.

Um die Biegemomente aufzunehmen, liegen die Fasern idealerweise in Baumrichtung. Unser Biaxialgelege muß also so um die Baumform gewickelt werden, daß beide Fasern jeweils im 45° Winkel zur Längsachse liegen. So können beide Faserrichtungen die Momente zu gleichen Teilen aufnehmen. Alles andere würde entweder die eine oder die andere Faserlage mehr beanspruchen. Im Extremfall läge eine Faser genau in Kraftflußrichtung (ideal) und die andere (fast wirkungslos) senkrecht dazu.

Aus unserem Kohlefasergelege schnitten wir ca. 25 cm breite Streifen in entsprechender Länge. Apropos Länge. Wie war das nochmal mit Umfang, Steigung, Ganghöhe und Anzahl der Windungen ;-)

Die erste Lage Kohlefaser

Als erstes lagerten wir die Form über Gewindebolzen auf zwei Holzböcke. Beim Wickeln drehen zwei Leute gleichmäßig den Baum und einer führt langsam die Folienrolle, sodaß sich 2/3 überlappen. Wichtig ist hierbei, daß sie stramm aufliegt und absolut dicht bleibt, damit kein Harz durchdringen kann.

Danach probten wir mit einer Lage Kohlefaser. Einerseits muß sie auch möglichst stramm und glatt gewickelt werden. Andererseits genau im 45°-Winkel zur Form geführt werden. Insgesamt sind wir sehr zufrieden. Die Anordnung verspricht im Rahmen unserer Möglichkeiten richtig gute Ergebnisse.

Die Fließhilfe, Lochfolie und Abreißgewebe liegen auch schon bereit. Beim nächsten Mal können wir injizieren.

Anlaminierung des Kielkastens

Nachdem gestern der Kielkasten eingeklebt wurde, stand heute die Überlaminierung der Klebefugen auf dem Programm.

Der Kielkasten wurde einlaminiert

Die Überprüfung der Klebefuge ergab keine Beanstandungen. Im Gegenteil, wir waren sehr zufrieden mit dem Ergebnis. Die Klebefugen überklebten wir mit drei Lagen Kohlefasergewebe, wobei die obere jeweils die untere Lage abdeckte und jede der Lagen selber mit dem Rumpf verbunden war. Der Vorgang gestaltete sich recht einfach, weil wir im wesentlichen nur 90°-Winkel auf ebenem Untergrund überlaminierten mußten. Abschließend legten wir vorsichtig mit möglichst wenig Lufteinschlüssen das Abreißgewebe auf. Im Innern des Kielkastens klebten wir noch vier CFK-Klötzchen auf die Oberfläche, die eine vertikale Bewegung des Lagers verhindern.

Draußen wurde derweil die Oberfläche des Decks ausgebessert. Einige Lufteinschlüsse an der Oberfläche zwischen Glasfaser- und Kohlefaserlage wurde aufgeschliffen und verspachtelt. Vorher war aber eine gründliche Decksreinigung angesagt. Eine dicke Staubschicht hatte sich mittlerweile auf dem Deck breitgemacht. Mit Küchentüchern und Druckluft machten wir schnell Klarschiff.

Bugbeschlag

Und wir haben die ersten Beschläge montiert. Sie werden uns noch hilfreich sein, wenn wir Deck und Rumpf verkleben, weil wir z.B. die Spanngurte hindurchführen können und ein Verrutschen der Gurte verhindern. Auf dem Bild links ist der Bugbeschlag zu sehen. Am Heck gibt es zwei weitere an Steuerbord und an Backbord. Die glatte Auflagefläche haben wir mit Klebeharz hergestellt. Die Enden werden später noch gekürzt und die Bohrungen mit Sikaflex abgedichtet.

Einkleben des Kielkastens

Heute konnten wir endlich den Kielkasten einkleben. Alle Vorarbeiten waren erledigt.

Der Kielkasten ist eingeklebt

Die Kielfinnenlager wurden soweit noch angepaßt, daß sie viel besser auf dem Rumpf auflagen.
Los ging es mit dem Heraustragen des Decks. Das Deck hängt in der Halle über dem Rumpf und hätte bei den Arbeiten nur gestört. Die Klebeflächen wurden gereinigt, angeschliffen und mit Druckluft freigeblasen. Die Klebeflächen strichen wir zunächst wieder mit einem Gemisch aus RIMR 235 und dem Härter LH 285 an. Als Klebeharz nahmen wir die Mischung aus MGS BPR 435 und dem Curing Agent MGS BPH 437, die wir flächig mit einem Zahnspachtel auftrugen. In die Stirn- und Seitenflächen des Kielfinnenlagers frästen wir Nuten, die wir vor dem Andrücken mit Harz füllten; ebenso die Bohrlöcher auf der Unterseite. Hier erwies sich die Verwendung eines Sahnespritzbeutels als sehr hilfreich. Das Lager drückten wir fest über den Finnendurchlaß im Rumpf. Dann setzten wir vorsichtig den Kielkasten darüber. Der Kielkasten wurde durch zuvor mit Schraubzwingen fixierte Hölzer geführt. Durch einen Keil zwischen Cockpitstringer und Ankerkasten wurde die Anordnung in Schiffslängsrichtung fest an das Hauptschott gepreßt. Die ausrangierte Kielgussform diente als Gewicht von oben. Sorgfalt hatte oberstes Gebot, weil die Klebestelle unter der Wasserlinie liegt.

Entfernung des Abreißgewebes

Nebenbei lief draußen die "Abrißparty". Wir entfernten das Abreißgewebe vom Deck - genauer von der Decksunterseite. Wir wollen vor der Verklebung von Deck und Rumpf noch die Innenseite lackieren, weil wir nachher nur noch eingeschränkt Platz haben. Die Stellen, die wir innen noch laminieren müssen (Rumpf-Deck-Verbindung/Cockpitlängsstringer/Schotts), werden wir ausreichend freihalten.

Fertigung der CFK-Öse

Den Ankerkastenablauf bearbeiteten wir ebenfalls nach. Dazu dienten diverse Rundfeilen und kleinere Stücke Schleifpapier. Mit der Fertigung einer CFK-Öse, die im Ankerkasten an das Kollisionsschot geklebt wurde, sind die Arbeiten im Bug auch soweit abgeschlossen. An die Öse wird später ein Gummistropp gelascht, das den Ankerkastendeckel hält.

Passend zum Anlaß erleuchtete ein Feuerwerk den Himmel, als wir mit unseren Arbeiten gerade fertig wurden. Es handelte sich um die traditionelle Abschlußveranstaltung des Oecher Bend - aber wir taten so, als gelte das Feuerwerk uns :-)

Verdient hatten wir es jedenfalls.

Einpassung der Kielfinnenlager

Die Kielfinnenlager sind fertig! Heute stand deren Einpassung auf dem Plan.

Die Kielfinnenlager

Die Kielfinnenlager wurden aus wasserbeständigem PET1000 gefertigt. Mit den CAD-Daten erfolgte die Fertigung mit Hilfe eines Wasserstrahlschneiders.

Es stellte sich schnell heraus, daß wir noch auf jeder Seite der Kielfinnenlager minmal etwas Material abtragen müssen, damit die Lager aneinandergelegt in den Kielkasten passen.

Außerdem liegen die unteren Lager nicht plan auf der Rumpfoberfläche auf. Diese neigt sich in Richtung Heck ganz leicht nach oben. Auch diese Unebenheit müssen wir durch Abtragen von Material noch ausgleichen.

Um eine bessere Klebeverbindung zwischen Lager und Kielkasten zu gewährleisten, werden wir eine Nut an den Stirnseiten fräsen und zusätzlich einige Löcher von 5 - 10 mm Tiefe in die Seitenflächen bohren. Alles zusammen sorgt beim Verkleben für einen Hinterschnitt und verhindert eine Aufwärtsbewegung des Lagers.

Unterseite des Ankerkastendecksels

Der Ankerkastendeckel wurde auch weiter bearbeitet. Nach anfänglichen Überlegungen, diesen mit Scharnieren zu versehen, gingen wir zum KIS-Prinzip über (KIS = keep it simple). Wir sägten aus Reststücken zwei Haken und eine Öse heraus und klebten diese auf die Innenseite des Deckels. Zum Bug hin wird der Deckel eingehakt und hinten durch ein Gummiseil heruntergedrückt. Durch ein Loch können wir den Ankerkastendeckel hochheben. Das erspart jede Menge Arbeit mit Scharnieren und reduziert träge Masse, die beim Beschleunigen nach einer Wende nur hinderlich ist :-)

Ankerkastenablauf

Heute kam der Ankerkastenablauf an die Reihe.

Bohrung für den Ankerkastenablauf im Steven

Eine einfache Aufgabe, möchte man glauben. Ausmessen, anzeichnen, bohren, fertig. Soweit die Theorie. Faktisch kam aber eine weitere Baustelle hinzu. Bei der Vakuuminjektion des Rumpfs wurden die Kohlefaserlagen von der Außen- und Innenseite am Steven im unteren Bereich teilweise nicht durch das Vakuum zusammengedrückt. Sie sind zwar vollständig mit Harz durchtränkt - aber es gibt partiell einen Bereich mit einem Abstand von ca. 5 mm zwischen Außen- und Innenlagen. Das kommt bei Vakuuminjektionen vor.

Also mußten wir nicht nur das Bohrloch versiegeln, sondern auch den Hohlraum füllen so gut es ging. Und es ging nicht so gut, weil das Bohrloch nunmal nur ein Ankerkastenablauf ist und dementsprechend klein dimensioniert. Den Steven abtragen, alles auffüllen und die Oberfläche wieder herstellen kam nach einigen Überlegungen auch nicht in Frage. Diese Baustelle wäre definitiv zu groß geworden.

Vorbereitung für die Vorstagverankerung

Nebenbei reifen die Pläne für das Vorstag. Wir werden eine Rollfockanlage bekommen, deren Trommel unter Deck im Ankerkasten untergebracht wird. Die Verankerung des Vorstags im Steven erfolgt durch V4A-Flachteile, für die wir innen eine glatte Oberfläche aus Klebeharz herstellen. Auf dieser Oberfläche wird das innere V4A-Flachteil gelagert.

Verstärkungen auf dem Deck

Für die Schotführung an Deck müssen noch Verstärkungen in der Struktur vorgenommen werden.

Arbeiten am Deck

Formenbau für den Großbaum

Den Großbaum werden wir selber bauen [Update].

Die Beauftragung des Baums egal ob aus Aluminium oder Kohlefaser beim Rigger ist ein nicht unerheblicher Kostenfaktor. Wir haben noch genügend Kohlefaserlagen und Laminierharz. Also bauen wir ihn selber.

drehbar gelagerter Holzkern