Grundlage für diese Abhandlung über das Balsaholz war ein entsprechende Ausstellungsstand, der bei sehr vielen Ausstellungen, wie mehrfach auf der RMF in Friedrichshafen, sowie in Stuttgart, Frankfurt, Dortmund wie auch bei einigen regionalen Ausstellungen gezeigt wurde. Ferner habe ich mit diesem Demonstrationsmaterial eine große Anzahl von Vorträgen in der Ausbildungsstätte der Luftsportjugend in Hirzenhain, bei Fortbildungsveranstaltungen des hessischen Lehrerfortbildungswerkes, sowie auch bei Vereinen gehalten.

Nun zum Thema:

Balsaholz ist derzeit immer noch ein wichtiger Baustoff im Flugmodellbau, wenn es auch zwischenzeitlich von Kunststoffen immer weiter zurück gedrängt wird. Jedoch ist das Bauen mit Balsaholz heute wieder „in“. Noch Anfang der 50 ger Jahre des vorigen Jahrhunderts war das Balsaholz bei uns nicht sehr bekannt und wurde demnach auch nicht sonderlich viel angewendet. Das resultierte vor allen Dingen aus den früheren Einfuhrbedingungen und man verwandte fast ausschließlich einheimische Hölzer. So mussten damals die Rippen und Spanten für die Modelle in mühevoller Kleinarbeit einzeln aus 1,0 mm oder gar 0,8 mm starkem Buche – oder Birke – Sperrholz ausgeschnitten werden. Zur Gewichtsverminderung wurden die Teile noch mit Aussparungen versehen. Auch gab es bereits in den 30 iger Jahren leichte Kunststoffe, die verwendet wurden, jedoch den gestellten Anforderungen nicht genügen konnten. Aus diesem Grunde verschwanden diese damaligen Kunststoffe auch kurzfristig wieder vom Markt. Auch Alublech, das zu Profilen verarbeitet wurde, fand Verwendung. Bei kleineren Modellen behalf man sich mit Draht und Wellpappe. Erst Anfang der 50 ger Jahren ist die Einfuhr von Balsaholz üblich geworden und da dieses Holz zu einem konkurrenzfähigen Preis angeboten wurde, verschwanden fast alle anderen Bauarten innerhalb kurzer Zeit. In den 70iger und 80iger Jahren, des vergangenen Jahrhunderts, war dann ein Durchbruch der GFK- Materialien zu erkennen, das wie damals das Balsaholz, wiederum eine Wende geschafft hat. Doch ist auch heute noch das Balsaholz in einer großen Anzahl von Flugmodelle vertreten, und wie festgestellt, werden heute wieder mehr Holzmodelle als vor einigen Jahren, auf dem Markt angeboten.

Die nachfolgenden, allgemeinen Ausführungen über das Balsaholz halte ich nur sehr kurz, da im Web einige sehr gute und ausführliche Seiten existieren. Alle mir bekannten Seiten gehen jedoch nicht speziell auf die Problematik beim Flugmodellbau ein, so dass ich diese Thematik ausführlicher behandeln werde.

Das Wort „Balsa“ stammt aus dem lateinamerikanischen und bedeutete ursprünglich „Floss“. Das Wort wurde für alle damaligen Wasserfahrzeuge der Region verwendet, da diese fast ausschließlich aus diesem Holz gebaut wurden, das heute den Namen trägt. Im übertragenen Sinne wurden später alle Wasserfahrzeuge, auch die Binsenfahrzeuge oder noch später alle Schwimmkörper, welche eine Last tragen konnten, so bezeichnet. Die lateinische Bezeichnung dieses Baumes lautet: „Ochrome lagopus“. Er wächst in den tropischen Regenwäldern des nördlichen Südamerika, das heißt er braucht ein warmes und gleichzeitig feuchtes Tropenklima. Hauptausfuhrländer sind Ecuador und Costarica. Auch in den westindischen Antillen ist der Baum heimisch. Er gehört zur Gattung der Malvazeen und gehört zur Art der Baumwollpflanzen.

Die Blätter des Balsaholzbaumes sind auf der Oberseite glatt. Die Unterseite ist weich behaart. Die Blattnerven sind rostrot gefärbt. Die Blätter haben einen langen Stiel und sind ca. 30 cm groß.
 
Hier ist die Größe der Blätter gut zu sehen.

Hier ist die Blättergröße im Verhältnis zu einem Menschen zu sehen.

Die Blüten sind rotbraun, haben jedoch eine ziemlich blasse Farbe.

Der Samen des Baumes wächst in fünfteiligen, fachteiligen Kapseln, wobei der Samen selbst in Samenwolle eingebettet und zweireihig angeordnet ist. Die Samenkapsel an sich hat die Form einer behaarten Banane.

Der Balsaholzbaum ist wie jeder andere Baum aufgebaut. Auf dem Bild ist ein 3 jähriger Baum zu sehen
 

In der Stammmitte ist das Mark, welches bei Balsaholz sehr weich ist und Ähnlichkeiten mit dem Holundermark hat. In zentrischen Ringen um das Mark sind die Jahresringe angeordnet. Vom Mark aus gehen radial die Markstrahlen weg, die Abstände von wenigen zehntel mm voneinander haben. Für das Wachstum des Baumes ist die Wachstumsschicht verantwortlich, die außen um den Baum immer neue Zellen bildet. Diese Wachstumsschicht ist im Baum vergleichbar einem Spitzkegel und wird immer dicker und höher. Es ist eine fehlerhafte Meinung, dass der Baum von unten nach oben wächst. Ein in einer gewissen Höhe im Baum angebrachter Gegenstand wird während der gesamten Wachstumszeit immer in der gleichen Höhe bleiben. Er wird nur durch das Dickenwachstum immer weiter einwachsen bis er nicht mehr zu sehen ist. Über der Wachstumsschicht ist eine dünne Bastschicht angeordnet. Diese dient dem Baum zum Schutz vor mechanischen Beschädigungen. Zum weiteren Schutz, insbesondere der Wachstumsschicht ist darüber noch die Rinde angeordnet, die durch die Borke gegen Austrocknen geschützt wird.

 Aufbau eines Stammes.

Die kleinsten Teilen des Holzes sind die Zellen.Die wabenförmigen, sechseckigen Zellen, die mit Zellsaft gefüllt und liegen zwischen den Markstrahlen. Die Markstrahlen gehen radial von der Stammmitte aus. Je nach Holzbeschaffenheit befinden sich 2 bis 4 Markstrahlen auf einen mm.

 

Prinzip der Zellinformation

Bei den nachfolgenden Mikroskop - Bildern, ist dieser Aufbau sehr gut zu sehen.

 Bild eines Rundstabes Durchmesser 10 mm

Bei den nachfolgenden Bildern ist sehr gut der Unterschied zwischen hartem und weichem Balsaholz zu erkennen, wobei die Vergrößerung je 100-fach ist. Das weichere Holz hat wesentlich größere Poren, wodurch der Anteil an Feststoffen geringer ist, was sich natürlich im Gewicht und auch in der Belastbarkeit bemerkbar macht..Sieht man sich den Aufbau der Zellen im Einzelnen an, so ist zu erkennen, dass die Markstrahlen aus fast rechteckigen, sehr schmalen Zellgebilden bestehen, wodurch natürlich eine sehr große Steifigkeit, insbesondere in Längsrichtung der Strahlen erreicht wird. Dies wird noch durch die versetzte Anordnung der Zellen weiter verstärkt. Zwischen den einzelnen Markstrahlen befinden sich größere Zellen in Wabenform, die bedingt durch die Formgebung eine wesentlich größere Elastizität besitzen. An Hand eines sehr dünnen Querabschnittes ist dies auch unter einem einfachen Mikroskop erkennbar.

Hartes Balsa

Mittleres Balsa



Weiches Balsa

Bei meinen Vorträgen vergleiche ich diese Struktur, ganz grob gesehen, mit Wellpappe, wobei die Markstrahlen die jeweiligen Papierdeckblätter darstellen und die gewellten Papiereinlagen die wabenförmigen Zellen, wobei ich später noch auf die hierdurch unterschiedlichen Elastizitäten eingehe.

Wellpappe Gedanken-Muster

Beim Balsaholz sind die Markstrahlen sehr gut erkennbar, wenn am Hirnholz ein Querabschnitt mit der Rasierklinge gemacht wird.

Wie bei jedem Baum, vollzieht sich das Wachstum des Balsaholzbaumes in Perioden, die dem jeweiligen Klima angepasst ist. Bei uns wird dies als Jahresringe bezeichnet die sich in Frühholz und Spätholz, entsprechend Sommer und Winter unterschieden, wobei das Frühholz wesentlich weicher ist als das Spätholz. Im tropischen Klima werden die Perioden in Regen- und Trockenzeit gegliedert. Auch hier ist eine entsprechender Unterschied erkennbar. So ist das während der Regenzeit gebildete Holz weicher als das Holz der Trockenzeit. Wie bei allen Hölzern kommt es auch auf den Standort des Baumes an. So wird ein Baum, der immer in gleichmäßiger Feuchte des Grundwassers steht, keine oder nur so geringe Unterschiede aufweisen, dass diese fast nicht mehr erkennbar sind. Dagegen werden Bäume, die weit oberhalb des Grundwasserspiegels wachsen beträchtliche Unterschiede zwischen beiden Perioden aufweisen. Auch die Temperatur der Umgebungsluft spielt eine nicht unbeträchtliche Rolle. So ist das Wachstum bei höheren Temperaturen schneller als bei geringeren Temperaturen. Auch dies ist für die Härte ein entscheidender Faktor. Ein weiches Holz wächst daher bei dauerndem Wasserüberschuss und höheren Temperaturen. Hier sind die Poren des Holzes relativ groß und der Anteil der Feststoffe dementsprechend gering. Ein härteres Holz wächst dagegen bei Wassermangel und geringeren Temperaturen. Bei ungleichmäßigem Wasserdargebot und ungleichmäßigen Temperaturen wird das Holz auch unterschiedlich hart. Somit kann aus der Beschaffenheit des Standortes auf die späteren Eigenschaften des Holzes geschlossen werden. Der Baum wächst bereits im ersten Jahr bis zu 5 m hoch und wird in diesem Jahr ca. 10 cm stark. Er kann innerhalb weniger Jahre riesenhafte Ausmaße erhalten, wird jedoch bereits nach 6 bis 8 Jahren als Nutzholz geschlagen. Er hat dann eine Dicke von 30 bis 60 cm. Infolge des schnellen Wachstums kann der Baum somit relativ wenig Zellulose bilden und die Zellen und Poren sind entsprechend groß. Aus diesem Grunde ist auch frisch gefälltes Balsaholz verhältnismäßig schwer, da alle Zellen noch mit Zellsaft, also Wasser gefüllt sind. Hierdurch faulen die Stämme im tropischen Klima innerhalb von sehr kurzer Zeit, wenn diese nicht unmittelbar nach dem Fällen entrindet und zur Trocknung in Bohlen aufgeschnitten werden.

Bei unseren einheimischen Hölzern lässt sich das Alter des Baumes ohne jede Schwierigkeit an Hand der Zahl der Jahresringe ermitteln. In diesem Zusammenhang sei mir auch ein Hinweis über die Datierung der Wuchszeit erlaubt, was eigentlich nicht hierhin gehört, aber mit diesem Thema in Zusammenhang steht. Auch innerhalb der Jahresringe gibt es Unterschiede, die klimabedingt sind, so ist der Jahresring bei gutem Wuchsklima breiter als bei schlechteren klimatischen Verhältnissen und da in jedem Jahr das Wuchsklima anders ist, lässt sich an Hand der Jahresringbreite auf das bei dem Wuchs vorhandene Klima schließen. Im Umkehrschluß ist dies nun so, dass aus den jeweiligen Jahresringbreite und deren Analogität genau das Jahr des Wuchses ermittelt werden kann, da diesbezügliche Tabellen erstellt wurden, aus denen entnommen werden kann, wann das Holz von z.B. Baudenkmälern oder Holzskulpturen gewachsen sein muss.

In der Industrie wird Balsaholz zum Bau von Bojen, Rettungsringen, Schwimmkörpern aller Art, Wärmedämmstoffen, Stützmaterial bei Verbundwerkstoffen usw. verwendet. Auch die Filmindustrie ist ein guter Abnehmer von Balsaholz, da alle bei Raufereien in Western oder ähnlichen Filmen zerstörte Möbelstücke aus Balsaholz hergestellt werden. Das Gleiche gilt für ganze Häuser oder sonstige Dinge unter denen die Filmhelden begraben werden, die allesamt aus leichtem Balsaholz hergestellt werden. In letzterer Zeit kommen hierfür jedoch ebenfalls leichte Kunststoffe zur Anwendung.

Nun zur Verarbeitung:

 Auf diesen Bildern sind die gefällten, kurz geschnittenen und bereits entrindeten Stämme im Wald

Diese Stämme liegen zum Abtransport bereit

Im Holzlager des Sägewerkes

Beim Aufschneiden der Stämme. Bemerkenswert ist die Kreissäge mit dem enorm großen Sägeblatt, ohne jede Sicherheitsvorrichtung.

 Durch den Trocknungsprozess verliert das Holz auch einen Teil seines Volumens, es schwindet.

Schwindmaße des Holzes. 

Wie auf dem Schaubild ersichtlich, ist der geringste Schwund in der Längsrichtung des Baumes. In Richtung der Markstrahlen beträgt er etwa das Doppelte als in Längsrichtung und ist am Umfang. am Stärksten mit dem Dreifachen der Längsrichtung Aus diesem Grunde reißt das Holz auch parallel zu den Markstrahlen sehr leicht, da es beim Schwinden dort entsprechende Spannungen aufbaut. Ferner schwindet das bauminnere Holz geringer als das baumäußere Holz, da das Kernholz härter ist. Diese Schwindmaße sind lediglich Anhaltswerte. Bei Balsaholz sind diese Werte durch den extrem hohen Wasseranteil noch etwas größer.

Hier ist einen Querabschnitt eines 3 jährigen Balsaholzstammes. Hieran ist sehr gut das Schwinden des Holzes beim Trockenen zu erkennen.

Formveränderung beim Trocknen

Wie bei allen Bäumen schwindet das innere Holz geringer als das äußere, wie auf diesem Schaubild ersichtlich. Rundhölzer schwinden analog dem Balsaholzbaum – Querabschnitt und Herzbretter bleiben in der Mitte Stärker als an den Enden.
 

Verziehen des Holzes beim Trocknen

Hierdurch werden Randbretter auch krumm und werden an der Außenseite hohl. Herausstellen möchte ich noch, dass Herzbretter nicht krumm werden.

Härteres Holz schwindet weniger als weicheres durch den unterschiedlichen Feststoffanteil bzw. Wasseranteil.. Auch später kann noch durch unterschiedliche Luftfeuchte bei dem Holz ein Schwinden oder Wachsen eintreten, was man dann als Arbeiten des Holzes bezeichnet. Das Letztgesagte vom Schwinden des Holzes bei dem Trockenprozess gilt natürlich in der gleichen Art für alle Holzarten, nicht nur für Balsaholz. Das Arbeiten des Holzes wird jedoch mit den Jahren geringer, weshalb man auch in der Holzverarbeitung nur gut abgelagerte Hölzer verwendet.
So weit die allgemeinen Anmerkungen nun zum Balsaholz für unseren Gebrauch.
Wie bereits gesagt, kann es je nach Standort auch vorkommen, dass durch unterschiedliche Wasserdargebote und unterschiedliche Temperaturen der Baum härteres oder weicheres Holz produziert.
Zur Demonstration der unterschiedlichen Gewichte habe ich Balsaholzbrettchen von 1,5 mm Stärke und Gewichten von jeweils 12 und 59 Gramm. Dies bedeutet ein spezifisches Gewicht von 0,086 und 0,423 Somit ist das schwerere Brettchen 5 mal so schwer als das leichte. Ferner habe ich 2 mm Brettchen mit 16 und 73 Gramm auch bei diesen ist das Verhältnis entsprechend. Die jeweils beiden Brettchen kommen aus der gleichen Serie, jedoch ist zu erkennen, dass die härteren Brettchen etwas stärker sind weil die Schleifwalzen dem entstehenden Druck etwas ausweichen und die weicheren etwas dünner. Die Nennstärke beträgt 1,5 mm tatsächlich ist das leichte Brett jedoch 1,3 mm und das härtere Brett 1,7 mm. Bei der Nennstärke 2,0 mm hat das weichere 1,8 mm und das härtere 2,2 mm In diesen Fällen beträgt also die Differenz Plus/Minus 0,2 mm. Wenn ich diese Stärkeunterschiede noch berücksichtige ist das schwerere Brett ist also etwa 4 mal so schwer als das leichtere. Ich habe auch Balsaholz mit einem spezifischen Gewicht von 0,05 und hatte auch mit o,55, so dass der Gewichtsunterschiede im Extremfall das 10 - fache betragen können. Hierbei muss jedoch gesagt werden dass diese Hölzer an der jeweiligen Stelle ihre Berechtigung haben. So werden extrem leichte Hölzer als Füllmaterialien und härtere Hölzer zum Beispiel für tragfähige Holme verwendet. So kann ein zu leichtes und somit zu weiches Holz an einer bestimmten Stelle überlastet werden und brechen. Bei einem härteres Holz an einer bestimmten Stelle eingesetzt, kann überdimensioniert sein und, bei gleichem Gewicht, durch eine geringere Abmessung ersetzt werden, so dass im Endeffekt hierdurch ebenfalls Gewicht eingespart werden kann, ohne die Stabilität zu verringern. Bei einer guten Holzauswahl kann somit einiges an Gewicht gespart werden. Man kann mit einiger Übung die Härte des Holzes bereits beim Angreifen erkennen.
Bei meinem Vortrag kann ich auf 65 Brettchen zurückgreifen, welche die unterschiedlichsten Fehler aufweisen, aber auch extrem gute Brettchen sind.
Ein Wachstumsfehler des Balsaholzes für unseren Gebrauch, sind unterschiedliche Härten in einem Brettchen, die durch unterschiedlich schnelles Wachstum während des Jahresverlaufes entstehen. Dies kann man beim Drüberfahren auch fühlen Am besten ist dies bei dünnen Brettchen beim Durchblicken gegen eine Lichtquelle zu erkennen, wobei es sich bei den dunklen Steifen um härteres Holz handelt. Bei dickeren Hölzern muss man sich auf das Fingerspitzengefühl verlassen. Es kann somit vorkommen, dass ein Brettchen auf einer Seite härter als auf der anderen Seite ist. Die Härteunterschiede können jedoch auch in einem Brettchen mehrfach, um nicht zu sagen sehr häufig, wechseln. Bei einem Brettchen sind die Härteunterschiede überhaupt nicht zu sehen, bei anderen Brettchen lassen diese sich wenigstens erahnen und bei einem weiteren Brettchen sind die Unterschiede sehr gut an der Farbe und an der Struktur zu erkennen.
 Ein Brettchen welches auf der einen Seite wesentlich härter und schwerer ist als auf der anderen Seite hat den Schwerpunkten nicht in der Mitte des Brettchens sondern außerhalb der Mitte, etwas seitlich.
Wie bereits erwähnt, schwindet Holz von unterschiedlicher Harte auch unterschiedlich. Daher wird eine Leiste die aus diesem unterschiedlichen Holz geschnitten wurde, immer krumm werden.
Insbesondere beim Saalflug ist eine Gewichtskontrolle jedes einzelnen, fertigen Bauteiles erforderlich um Gewichtsunterschiede in den Flächen zu vermeiden. So kann es vorkommen, dass verschiedene Leisten aus dem gleichen Brettchen geschnitten, Gewichtsunterschiede bis zum 3-fachen ausmachten.
Bei Hölzern muss auch darauf geachtet werden, dass die Fasern ausgeprägt sind, was sich an der Stabilität des Holzes zeigt. Sind die Fasern zu kurz ausgeprägt ist die Zusammenhangskraft wesentlich geringer als bei längeren, ausgeprägten Fasern. Dies ist insbesondere bei Balsaholz zu beachten, da diese Bäume gerne bei schnellem Wachstum zu sogenanntem schwammigem Holz oder Sprödwuchs neigen, das keinen entsprechenden Zusammenhang besitzt und nach allen Richtungen leicht zu brechen ist.


Hier ist ein kleines Anschauungsbeispiel. Es handelt sich hierbei um Balsaholz genau gleicher Stärke, gleicher Breite und gleichem spezifischem Gewicht und bei gleicher Belastung ist die Steifigkeit sehr unterschiedlich, dadurch ist die Durchbiegung der Brettchen sehr verschieden. Hierbei ist natürlich das stabilere Holz für unsere Zwecke das Geeignetere. Somit ist zu erkennen, dass all das vorher gesagte über spezifisches Gewicht und Härte kein absolutes Kriterium für die Belastbarkeit des Holzes ist.
Für meine Freiflugmodelle verwendete ich z.B. für die Nasenleiste Holz mit einem spezifischen Gewicht von o,1, Rippen o,1, Endleiste o,15, Formstücke o,o8, Beplankung o,12. Balsaholme werden im Regelfall aus Holz mit einem spezifischen Gewicht von o,2 bis o,25. Auf einzelnen Bauplänen ist bei der Teilebezeichnung auch der Härtegrad angegeben, wobei man die Unterscheidung trifft zwischen: extrem weich, weich, mittelweich, mittel, mittelhart, hart und extrem hart. Die Steigerung zwischen den einzelnen Härtestufen ist hier immer 0,05 angefangen mit o,o5 bis zu 0,4. In anderer Literatur wird von sehr weich, weich, halbhart, hart, sehr hart gesprochen, wobei hier mit 0,08 angefangen wird und in unterschiedlichen Schritten bis zu sehr hart größer als 0,25 gegangen wird. Hier ist der Plan für das Modell „King´s Air“ der Klasse F1A zu nennen, der bei dem VTH-Verlag unter der Nummer 882 erschienen ist, bei dem jedes Teil mit dem entsprechenden spez. Gewicht angegeben ist.
Diese unterschiedlichen Härtegrade ergeben auch unterschiedliche Belastungsfähigkeiten, die bei der Druckfestigkeit, das ist die Festigkeit bei der das Holz durch Druck, zerstört wird, zwischen etwa 15 und 27o kg/cm² und bei der Biegezugfestigkeit, das ist die Festigkeit bei der ein Holz bei Biegung im oberen oder im unteren Bereich, je nach Belastung, anfängt zu reißen, beziehungsweise im anderen Bereich eine Stauchung entsteht, zwischen etwa 53 und 39o kg/cm² liegen. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, das Balsaholz entsprechend der vorgesehenen Belastung auszuwählen. Ist das Holz für das vorgesehene Teil zu schwer, wird zu viel Gewicht eingebaut, was sich nachteilig auf die spätere Flugleistung auswirkt. Bei einer Wahl von zu weichem Holz besteht die Gefahr, dass das Teil bei Belastung bricht. Somit ist beim Bau von Flugmodellen die richtige Holzauswahl von entscheidender Wichtigkeit. Beim Kauf ist es sehr einfach die richtige Wahl zu treffen, wenn man die einzelnen Brettchen auswiegt. Hierbei hat ein Brett von 1o cm Breite, 1 m Länge bei einer Stärke von 1 mm und einem Gewicht von l0 Gramm ein spezifisches Gewicht von 0,1. Bei entsprechend höherem Gewicht ist das spezifische Gewicht ebenfalls entsprechend höher und bei größerer Stärke ist dies ebenfalls entsprechend.
Das Gewicht ist jedoch nicht nur für die Belastung der Bauteile relevant. Auch beim Bau muss auf das Gewicht geachtet werden, was insbesondere bei den Tragflächen gilt. Besonders bei der Balsabeplankung sollten auf den beiden Seiten gleich schwere Brettchen eingebaut werden. Wenn z.B. bei einem 3 m Segler eine Fläche um 100 Gramm schwerer ist als die andere und dies mit Blei am Randbogen ausgeglichen wird, erhöht sich das Trägheitsmoment dieser Fläche um 1/3, was zur Folge hat, dass das Modell über diese Fläche schlechter einkurvt als über die andere Fläche. Auch ist das Modell insgesamt um das Bleigewicht schwerer als wenn die Brettchen über beide Flächen gleichmäßig verteilt worden wären. Eine Möglichkeit das Trägheitsmoment beider Flächenhälften, trotz Gewichtsdifferenz, gleich zu bekommen besteht darin, das Ausgleichsgewicht im Flächenschwerpunkt anzubringen. Nur erfordert dies das volle Differenzgewicht, d.h. in diesem Falle 100 Gramm um welches das Modell durch falschen Materialeinsatz schwerer wird. Dass diese Gewichtsdifferenz sehr schnell erreicht wird, ist ebenfalls an dem 3 m Segler zu beweisen. Wenn hier bei einer durchschnittlichen Flächentiefe von 2o cm, die Flächen voll mit 1.5 mm Balsa beplankt werden sind pro Flächenhälfte 6 Brettchen nötig. Bei einem spezifischen Gewicht von 0,15 für die Brettchen der einen Fläche ergibt sich ein Gewicht von 135 Gramm. Wenn für die andere Fläche ein spezifisches Gewicht von o,25 gewählt wird, was nur einem geringen Unterschied entspricht, so ergibt sich hier ein Gewicht von 225 Gramm, also 9o Gramm Differenz. Wenn nun die Brettchen entsprechend ausgesucht werden, können beide Flächenhälften mit gleichem Gewicht gebaut werden. Hierbei ist es selbstverständlich, dass die schwereren Brettchen nach innen und die leichteren Brettchen nach außen kommen. Hierdurch ist die Belastungsfähigkeit der Flächen im Bereich des höheren Biegemomentes natürlich größer und das Flächenträgheitsmoment ist im äußeren Bereich geringer, was nicht nur statische Vorteile hat, sondern das Modell kurvt auch besser ein.
In der gleichen Weise muss natürlich auch das Holz für den Leitwerksbereich der Normalmodelle ausgesucht werden. Auch hier bedingt jedes Gramm Mehrgewicht infolge des langen Hebelarmes ein mehrfaches an Trimmblei in der Rumpfspitze. Auch wird durch ein schweres Leitwerk die Bruchgefahr des Rumpfes erhöht, was ebenfalls durch das Trägheitsmoment bedingt ist. Jedoch darf die erforderliche Stabilität des Leitwerkes auch bei Leichtbauweise nicht unterschritten werden, da insbesondere das Höhenleitwerk bei extremen Flugfiguren sehr hoch belastet wird. Hieraus ist zu erkennen, dass durch falsche Holzauswahl leicht ein fast doppelt so schweres Modell entsteht als dies ursprünglich geplant war, was sich natürlich auf die Flugeigenschaften erheblich auswirkt. Es kann möglich sein, dass das Modell für das gewählte Profil zu schwer ist, d.h. durch die höhere Flächenbelastung wird die Fluggeschwindigkeit zu hoch, wodurch der Widerstand erheblich wächst. Bei zu geringem Gewicht kann der Fall eintreten, dass die Fluggeschwindigkeit zu gering wird, was insbesondere bei Laminarprofilen, aber auch bei verschiedenen Turbolenzprofilen leicht zum Strömungsabriß und den damit verbundenen Folgen führen kann. In letzterem Fall hilft jedoch sehr einfach einen entsprechenden Ballast im Schwerpunkt zu befestigen, wogegen ein zu hohes Gewicht nicht mehr kompensiert werden kann.

 

 

Ein weiterer Standortfaktor ist die Farbe des Holzes, die ebenfalls, wenn auch in geringerem Maße etwas mit dem Gewicht zu tun hat. Diese variiert zwischen weiß bis grau und rot bis braun. Im Regelfall ist helleres Holz leichter als dunkleres. Jedoch gibt es auch hier Ausnahmen. Die Färbung des Holzes resultiert aus den beim Wachstum aufgenommenen Mineralstoffen, welche im Wasser gelöst sind. Hierbei ist bekannt, dass eisenhaltige Wässer zu einer braunen Verfärbung führen. Weitere Stoffe, die im Holz enthalten sein können sind: Stickstoff, Kalk, Kali, Phosphor, Schwefel, Chlor und Magnesium. Diese Stoffe sind im Humus des Bodens gelöst und werden über das Wasser vom Baum aufgenommen und in der Zellstruktur abgelagert. 

 

Ein weiteres Kriterium für die Belastungsfähigkeit des Holzes ist die Schnittart. Da der Stamm drei Dimensionen hat, können verschiedene Schnitte durchgeführt werden. Die Hauptschnitte sind: Querschnitt, Fladernschnitt oder Sehnenschnitt und der Spiegelschnitt oder Radialschnitt, wie die deutsche Bezeichnung der Schnittarten ist. Der Querschnitt ist für den Flugmodellbau uninteressant, da keine Querabschnitte zum Bau benötigt werden. Die Beachtung dieser Schnittarten ist nicht nur im Flugmodellbau sondern darüber hinaus auch bei der Holzverarbeitung in anderen Gewerken eminent wichtig. So müssen, als Beispiel, bei einem Fass alle Hölzer, sei es für die Dauben oder Boden und Deckel, immer aus dem Spiegelschnitt oder Quarter grain sein, da bei Holz die Poren parallel zu den Markstrahlen liegen. Bei Nichtbeachtung dieser Grundweisheit wird der Fassinhalt durch die Poren nach außen treten und das Fass wird innerhalb kurzer Zeit leer gelaufen sein. Auch Schindeln für Häuser, seien es für das Dach oder die Außenwände, werden im Spiegelschnitt gespalten, da nur diese eine entsprechende Haltbarkeit garantieren. Es gibt im Schwarzwald oder im Alpenraum Häuser, die mit bereits mehrere 100 Jahre alte Schindeln verkleidet sind. Schindeln in anderen Schnittarten, auch aus dem gleichen Stamm, sind bereits nach wenigen Jahren vollständig zerstört.

 

Spiegelschnitt 

 

Der Spiegelschnitt oder Radialschnitt entsteht, wenn man den Stamm in vier gleichmäßige Teile spaltet, daher auch die englische Bezeichnung „Quarter grain“. Zu deutsch „Viertel – Schnitt“.  

 

Bild : Schnitte am Balsaholzstamm

Der Fladernschnitt wird im Flugmodellbau mit non-grain oder A-grain und der Spiegelschnitt mit Quarter-grain oder C-Grain bezeichnet. Die Namen der einzelnen Schnittarten stammen teilweise vom Aussehen des Holzes, wie beim Fladernschnitt. Hier erscheinen durch das schräg Anschneiden der Jahresringe Fladern und beim Spiegelschnitt erscheinen auf der Brettoberfläche die Markstrahlen als perlmuttartige, rechteckige kleine glänzende Flächen, den Spiegeln. Der Begriff Sehnenschnitt stammt von der Schnittart, da der Schnitt als Sehne zu den Jahresringen geführt wird. Das Gleiche gilt für den Radialschnitt, da hier der Stamm in Richtung des Radius getrennt wird. In letzterer Zeit hat sich jedoch die Bezeichnung A- bis C-Grain besser durchgesetzt, da hierbei wesentlich detailliertere Unterscheidungen zu machen sind. Bei dieser Bezeichnung ist die Lage der Markstrahlen im Querschnitt ausschlaggebend. Beim A-grain stehen die Markstrahlen senkrecht zur Brettoberfläche, beim C-Grain parallel zur Oberfläche. Weitere Bezeichnungen sind AB-Grain, sowie B-Grain bei dem die Markstrahlen im Winkel von 45° stehen und BC-Grain welches dazwischen liegt. Die Eigenschaften dieser Schnittarten liegen jeweils im Verhältnis zwischen A- und C-Grain. Die B-Grain Brettchen werden auch mit Randschnitt bezeichnet. Die Brettchen, die nach A-Grain geschnitten wurden, sind quer zur Faserrichtung sehr gut biegefähig, weshalb sich diese Brettchen für gebogene Bauteile sehr gut eignen, wie z.B. Rohrrümpfe, gebogene Beplankungen. C-Grain Brettchen sind extrem biegesteif, verbunden mit guter Formtreue, wodurch sich diese Brettchen insbesondere für Bauteile eignen, die bei Belastung steif bleiben müssen, wie Rippen, Endleisten, gerade Beplankungen, Flächen von Balsagleitern usw. Ich habe bereits vorhin die Zellstruktur mit Wellpappe verglichen, mit diesem Denkmodell kann man sich die beiden Schnittarten A und C-Grain sehr gut vorstellen, wobei das Teil bei dem die Deckpappen senkrecht zur Breitseite verlaufen, ein A-grain Brett darstellen soll und das Teil bei dem die Deckpappen parallel zur Breitseite verlaufen, ein C-Grain Brett. Man kann hierbei sehr gut die unterschiedlichen Biegeeigenschaften darstellen. Das erstgenannte Teil ist sehr flexibel und das letztgenannte sehr steif. Wie hierbei ebenfalls zu erkennen ist, brechen Bauteile aus C-Grain nicht so schnell als solche aus A-Grain. Dies ist auch bei jedem anderen Holzstamm zu erkennen. Soll dieser gespalten werden, ist es am leichtesten parallel zu den Markstrahlen. Aus diesem Grunde wird das Rundholz zuerst genau durch die Mitte gespalten und dann jeweils wieder durch die Mitte der Stücke, also genau radial zum Kern. Ein A-Grain Brettchen wird immer parallel zu den Markstrahlen brechen. Darum sollten z.B. Rümpfe für Balsagleiter immer aus C-Grain hergestellt werden. Da auch die Belastungsfähigkeit in Richtung der Markstrahlen größer ist, sollten z.B. auch bei Nasenleisten die Spiegel immer waagerecht liegen um beim Anprall entsprechend größere Steifigkeit zu haben. Bei Versuchen mit Leisten vom gleichen Brett habe ich festgestellt, dass die Belastungsfähigkeit, auf Biegung, in Richtung der Markstrahlen um den Faktor 1,5 größer ist als senkrecht zu den Markstrahlen. D.h. wenn ich eine quadratische Leiste einfach herumdrehe kann ich diese um 1,5 höher belasten. Das heißt aber auch, dass bei der Wahl der richtigen Schnittart für das Bauteil entweder ein geringeres spezifisches Gewicht gewählt werden kann oder bei gleichem spezifischem Gewicht das Bauteil entsprechend geringer dimensioniert werden kann, was in beiden Fällen bei gleicher Belastungsfähigkeit zu geringerem Gewicht führt. Da die Verzugsgefahr bei C-Grain wesentlich geringer ist, sollten Endleisten immer aus diesen Brettchen geschnitten werden. Dies ist ebenfalls am Gedankenmodell aus Wellpappe sehr gut erkennbar. bei Leisten ist somit darauf zu achten, woher die stärkste Belastung kommt um diese dann entsprechend zu schneiden. Hierzu möchte ich nur ein Beispiel aufzeigen. Bei den Flächenumrandungen der Saalflugmodelle übernehmen diese dünnen Balsaleisten gleichzeitig auch die Funktion der Holme. Somit müssten die Markstrahlen senkrecht verlaufen. Jedoch ist dann die Belastungsfähigkeit, bei einem Anstoß an ein Hindernis zu gering. Aus diesem Grunde wählt man hier einen Kompromiss und lässt die Markstrahlen im Winkel von 45° verlaufen, d.h. man wählt ein B-Grain. C-Grain Brettchen sind im Handel sehr selten zu erhalten, da diese aus den dargelegten Gründen bei der Verarbeitung sehr leicht in Richtung der Markstrahlen aufreißen. Ferner fallen diese Brettchen beim Aufschneiden der Bäume wesentlich seltener an. Diese Brettchen sind leichter unter der 2. Wahl zu finden oder sogar unter dem Ausschuss. Vor einigen Jahren noch haben Herstellerfirmen von Baukästen diese C-Grain Brettchen aussortiert, da diese extrem scharfe Stanzwerkzeuge verlangen. Heute, beim Schneiden mittels Laserstrahl ist dies kein Problem mehr. Bei der Weiterverarbeitung der C-Grain Brettchen ist somit ein sehr scharfes Messer erforderlich, da sonst die Teile unweigerlich einreißen werden. Es kann allgemein gesagt werden, dass diese Brettchen wesentlich schwerer zu verarbeiten sind als A-Grain. Die Beplankung der Flächenvorderseite von der Nasenleiste bis zum Hauptholm kann natürlich nicht mit C-grain erfolgen, da diese Beplankung gebogen werden muss, wobei C-grain Brettchen brechen können.

 Balsablock mit den verschiedenen Schnittarten

Bei diesem Balsablock sind die verschiedenen Schnittarten anschaulich dargestellt.
Auch sind die einzelnen Jahresringe gut zu erkennen.

Bedingt durch die runde Form des Baumes haben die Brettchen meist nicht nur eine Schnittart aufzuweisen sondern im Regelfall 2 oder sogar 3 Schnittarten. Die meisten im Handel erhältlichen Brettchen haben auf der einen Seite A-Grain und gehen auf der anderen Seite auf AB-Grain oder sogar B-Grain über.

Bei der Verarbeitung von Balsaholz ist auch der Grad der Feuchtigkeit des Holzes zu beachten. Bei einer längeren Lagerzeit in einer mit Zentralheizung beheizten, trockenen Wohnung kann das Holz so trocken sein, dass es spröde wird und beim Biegen, z.B. für Rumpfseiten bricht. Hier hilft nur das Anfeuchten des Bauteiles und eine Weiterverarbeitung mit Dispersionsleim.

Nun noch einige Worte allgemein zum Kauf von Balsaholz. Beim Kauf ist darauf zu achten, dass die Fasern parallel zu den Längskanten des Brettes verlaufen. Hierbei sollte nicht nur darauf geachtet werden, dass die Fasern auf der Oberfläche gerade verlaufen. Auch ist es möglich, dass die Fasern durch Äste oder sonstige Wachstumsfehler nicht zur Brettoberfläche sondern zur Brettstärke schräg verlaufen, was auf der Oberfläche nur schwer zu erkennen ist und infolge der schrägen Fasern sehr schnell zu Brüchen der daraus gefertigten Teilen führen wird.
Im Handel sind auch Brettchen, die Äste haben, erhältlich.

Ein Balsabrettchen welches schräg verlaufende Fasern und unterschiedliche Härten aufweist kann sich beim Trockenen vollständig verziehen. Ein hieraus ausgeschnittenes Bauteil darf beim Einbau nicht gerade gebogen werden, da hierdurch Spannungen entstehen, die dann im Modell immer vorhanden sind und zu Verzügen führen können. Kann das Teil nicht so krumm wie es ist eingebaut werden, sollte lieber auf die Verwendung verzichtet werden. Eine Leiste kann nicht aus einem Brettchen, bei dem die Fasern schräg verlaufen, geschnitten werden.

Der Befall durch Holzschädlinge sind ebenfalls Fehler, wie z.B. Holzwürmer. Auch solche Brettchen sind im Handel erhältlich Bei diesen Brettchen ist der Zeitpunkt des Befalles zu erkennen. Bei Brettchen bei denen ober - und unterhalb des Loches bereits das Holz über einen großen Bereich abgestorben ist, ist der Befall während dem Wachstum eingetreten. Bei einem Brettchen bei dem keinerlei abgestorbenes Holz zu sehen ist, hat der Wurm im bereits gefällten Holz gebohrt.

Ein weiterer Feind von Nutzholz sind die Pilze. Pilze können natürlich ebenfalls enorme Schäden am Holz hervorrufen. Eine Pilzart lässt Stockflecke entstehen, was durch zu lange Feuchtigkeitseinwirkung nach dem Fällen hervorgerufen wird und hat sehr negative Auswirkung auf die Holzqualität, da die Fasern durch die Pilze geschädigt werden. Holz mit Stockflecken ist allenfalls noch als Füllstoff zu verwenden.
Es gibt auch Brettchen mit Längsrissen, die bereits während der Wachstumsperiode entstanden sind, was man an den abgestorbenen Holzbereichen ober- und unterhalb erkennen kann. Diese Schäden schwächen das Holz natürlich und somit ist dieses Brettchen für belastete Bauteile nicht zu verwenden.

Längsrisse entstehen aber im Regelfall während der Trocknung durch das Schwinden des Holzes und wie bereits erwähnt sind diese Risse genau in Richtung der Markstrahlen, da an dieser Stelle die größten Spannungen entstehen.

Längsrisse müssen jedoch nicht unbedingt auf Holzfehler zurückzuführen sein. Auch unsachgemäße Lagerung kann zu Rissen im Holz führen und dies unbrauchbar machen.

Querrisse können ein Zeichen für schwammiges Holz sein, bei dem ein Zusammenhalt in der Längsrichtung fehlt. Dieses schwammige Holz ist noch nicht einmal zu Füllstoffen zu verwenden, da es sich nicht genau schleifen lässt, und diesem Holz jeglicher Zusammenhang fehlt.

Beim Fällen der Bäume können auf der Stammoberseite Stauchungen im Holz entstehen, die ebenfalls als Querrisse in Erscheinung treten. Der Stauchbereich ist natürlich nicht zu verwenden, der übrige Bereich ist voll Verwendungsfähig.
Da die Faserlänge für die Holzqualität sehr wichtig ist, so gilt, je länger die Fasern desto stabiler ist das Brett. Dies lässt sich sehr einfach prüfen. Man legt hierzu das Brettchen so auf einen Tisch, dass eine Seite 50 cm überragt. Das Brettchen wird nun auf einen Tisch mit einem Gewicht beschwert und das jeweils freie Ende erhält nun einen bestimmten Ballast. Wenn diese Überprüfung bei den Brettchen in gleicher Weise vorgenommen wird, ist nun das Maß der Durchbiegung ein Maß für die Qualität des Holzes. Ein schwammiges oder bereits mit Querrissen versehenes Holz hat eine weitaus größere Durchbiegung als ein Brettchen mit guter Qualität. Diese Durchbiegung ist auch ein Maß für die spätere Belastungsfähigkeit. Bei diesem Versuch ist natürlich auch die jeweilige Schnittart zu berücksichtigen.

Balsaholzbrettchen sollten nach dem Kauf im Bastelraum einzeln für mehrere Tage gelagert werden um eventuelle Verzüge feststellen zu können, denn im Geschäft sind die Bretten im Block eingespannt gelagert und können sich nicht verziehen. Sollte sich dann ein Brettchen verziehen kann es entsprechend verbaut werden, aber ein im Modell eingebautes Brettchen, das sich dann verzieht, kann sehr unangenehm sein.

Für extrem belastete Bauteile, wie dies im Saalflug üblich ist, sollten nur sehr leichte und trotzdem hoch belastbare Hölzer gewählt werden. Diese ausgesuchten Hölzer gibt es im Handel zu kaufen, aber zu einem entsprechenden Preis.

Aus diesen genannten Gründen ist eine gewisse Vorratshaltung an Balsaholz unerlässlich.

Wie bereits erwähnt, arbeitet auch das Balsaholz noch nach Jahren und nur mit einem abgelagerten Holz ist ein Modell zu bauen, das später steht, d.h. sich nicht mehr verzieht. Bei den alten Freifliegern, als noch mit Holzmodellen Freiflug – Leistungsfliegerei betrieben wurde sind bei Wettbewerben keine absolut neue Modelle eingesetzt worden, da diese eine gewisse Zeit noch arbeiten. Hierbei konnte es vorkommen, dass der 1. Durchgang hervorragend war, aber die nächsten 4 vollständig daneben. Dies kam, da das Modell bei einem Wettbewerb einem anderen Klima ausgesetzt war, entweder war die Luft wärmer und trockener oder feuchter und kälter. Erst nach etwa einem Jahr Trainingfliegen bei verschiedenen Witterungsverhältnissen, konnte man sagen, dass sich das Modell nicht mehr nennenswert verzogen hat und die Durchgangsergebnisse in etwa gleich waren. Aber heute werden die Wettbewerbe in der Regel nur noch mit Kunststoffmodellen geflogen, die in dieser Hinsicht unempfindlich sind.
Ein Modellflieger sollte zu Hause einen gewissen Vorrat an Balsaholz vorhalten, welches nach Stärke und Gewicht sortiert sind. Bei mir steht auf dem Brettchen das Gewicht, bei kleineren Brettchen das Gewicht hochgerechnet auf ein normal großes Brett, so dass die Vergleichsmöglichkeit immer gegeben ist. Das Holz gehe ich mit der Briefwaage kaufen und achte darauf für welches Teil man des jeweilige Brettchen verwenden könnte, wobei ich auch auf die Schnittart achte. Hierbei muss jedoch auch bedacht werden, dass für gleiche Bauteile auch Holz mit unterschiedlichem spezifischem Gewicht gewählt werden muss. So kann z.B. für eine dickere Endleiste ruhig ein spezifisches Gewicht von bis zu 0,1 ausgewählt werden. Bei einer dünneren Endleiste wird diese sich jedoch verziehen, so dass dann ein höheres spezifisches Gewicht gewählt werden muss.

Bei der Tastprobe von Hölzern kann es vorkommen, dass sich ein Holz härter anfühlt und beim Wiegen ist man erstaunt, dass das spezifische Gewicht geringer ist als vorher vermutet. Gerade dieses Holz ist für uns das Wertvollste.
Balsaholz ist im Handel als
Brettchen von 0,6 bis 30 mm Stärke, im Regelfall 10 cm breit und 100 cm lang, erhältlich. Es gibt jedoch auch Brettchen mit 150 und 200 cm Länge. Ferner sind Bohlen und Balsaklötze im Handel zu haben. Als Leisten sind Vierkantleisten, Rundstäbe, Nasenleisten, Endleisten, Dreikantleisten zu nennen. Ferner gibt es noch Profile für die Standard - Bauweise, Sperrholz in verschiedenen Stärken, und Hellingbretter in den unterschiedlichen Größen.

Nun noch etwas zur Verarbeitung.
Balsaholz kann mit dem Messer geschnitten, gesägt und gehobelt werden, wobei jedoch sehr scharfe Hobelklingen verwendet werden müssen. Das Schleifen mit den verschiedenen Schleißpapieren, wie auch das Raspeln ist möglich. Beim Feilen mit einer Holzfeile ist dies jedoch nur mit einer scharfen Feile durchzuführen, besser geht es mit einer selbst hergestellten Glaspapierfeile. Balsaholz kann nicht durch Schrauben, Nägel oder Dübel verbunden werden, in Balsaholz halten diese Verbindungsmittel nicht. Balsaholz ist nur mit Kleber oder Leim mit einem anderen Material oder untereinander zu verbinden.Bei der Verklebung ist jedoch darauf zu achten, dass Hartkleber zu sehr starken Verzügen führen kann, wie auf dem nachfolgenden Bild zu sehen. Dispersionsleim bringt keine Verzüge, jedoch ist das Material sehr flexibel, so dass er insbesondere bei kleineren Vollbalsa-Modellen nicht angewendet werden kann, da die Modellteile dann zu „labbrig“ verbunden sind und das Modell nicht fliegen kann. Ferner benötigt der Leim eine wesentlich längere Aushärtezeit. Auch ist der Wassereintrag bei den Holzmodellen ein großer Nachteile. Beim Verschleifen der Leimstelle können sich „Rubbeln“ ablösen, die auf der Balsaoberfläche zu Schäden führen. Bei gewässerten  oder angefeuchteten Bauteilen ist jedoch ausschließlich ein Einsatz von Dispersionsleim möglich. Experten können auch Sekundenkleber verwenden, dieser ist jedoch in der Jugendarbeit nicht zu empfehlen. Epoxydharze zur Verklebung von Balsaholz untereinander ist nicht angezeigt, da die Klebestelle zu schwer und die Klebekraft für das Balsaholz wesentlich zu hoch ist. Bereits bei Hartkleber ist die Klebestelle stabiler als das Balsaholz. Bei Belastung wird in jedem Fall, ordnungsgemäße Klebung vorausgesetzt, das Balsaholz brechen, bevor die Klebestelle aufgeht.


Kleberauftrag, rechts Hartkleber, links Dispersionsleim.

Balsaholz kann gebogen werden indem man das Holz wässert und anschließend in einer Form eingespannt möglichst schnell trocknet. Diese Möglichkeit wird bei Luftschrauben für Saalflugmodelle oder aber auch bei gebogenen Brettchen-Höhenleitwerken, von einfachen Flugmodellen, genutzt. Auch Balsa-Rohre lassen sich auf diese Weise herstellen, wobei hier jedoch in jedem Fall ein A-grain Brettchen verwendet werden muss. Auch das Lamellieren zur Herstellung z.B. von Randbögen ist mittels Balsaholz sehr gut möglich und bringt entsprechend stabile und leichte Bauteile. Hierzu müssen die dünnen Lamellen, also schmale, dünne Balsabrettchen, gewässert werden und anschließend mittels wasserverdünnbarem Leim, wie Dispersionsleim, um eine Schablone, unter leichtem Zug, gelegt werden. Hier ist dann aber eine längere Trockenzeit des Bauteiles angesagt.

In eine sphärische Form lässt sich Balsaholz nicht biegen.