Flugmodellbau
  Lamellieren
 


 Bevor ich mit der Beschreibung der erforderlichen Arbeiten beginne, gebe ich noch eine Definition des Wortes "Lamellieren" ab, da in der Literatur, Zeitschriften und auch Bücher, des öfteren die Worte "Lamellieren" und "Laminieren" vertauscht und somit falsch angewendet werden. 
In dem Buch: "Der Segelflug-Modellbau in Theorie und Praxis" von Alfred Gymnich ist die Herstellung eines lamellierten Randbogens, der aus einzelnen Lamellen besteht, beschrieben.
Die treffenste Definition ist in dem "Modellflug-Lexikon" von Werner Thies enthalten. Er schreibt unter: "lamellieren": "Verleimung von Randbogen und anderen stark gekrümmten Leisten aus mehreren dünnen Schichten. Lamellierte Leisten sind formtreu und widerstandsfähig."   Das Wort: "Laminieren" ist in beiden Büchern nicht enthalten.
Im Brockhaus ist lediglich unter "Lamelle" zu finden, dass es sich hierbei um ein Blättchen oder dünne Platte handelt. Unter "Laminate", dass es sich hier um Schichtstoffe handelt.
Im Duden ist unter "Lamellar" zu finden, dass es sich hier um streifig, schichtig, in Lamellen angeordnete Teile handelt. Bei "Laminat" handelt es sich, laut Duden, um ein Schichtwerkstoff aus Kunstharz. Bei "laminieren" ist vermerkt: "Werkstoff mit einer Schicht überziehen"

Insbesondere aus dieser letzten Definition ist zu entnehmen, dass es sich bei der nachfolgend beschriebenen Arbeitsweise klar um:
"Lamellieren" handelt. 

Lamellierte Teile bestehen aus dünnen Holzblättchen, den Lamellen, die aufeinander geleimt werden und so im Verbund ein enorm stabiles Bauteil ergeben. Die lamellierten Teile sind wesentlich stabiler als gleichartige Teile, die aus Vollholz gefertigt sind und sind zudem auch noch extrem formstabil. So sind hochbelastete Teile, wie Kufen von Rodelschlitten, Kufen und Hörner von Hörnerschlitten, mit denen im Alpenraum die Heuernte zu Tal gebracht wird, aus lamelliertem Eschenholz. Die Barrenholme der Turngeräte sind ebenfalls, wie auch die Turnringe, aus lamelliertem Eschenholz, was auch früher für die Holzski galt, die ebenfalls aus lamelliertem Eschenholz hergestellt wurden. Früher wurden auch die Tennis- und Federballschläger aus dem gleichen Material gefertigt. Die Kufen der Holz-Segelflugzeuge wurden in der gleichen Art und mit der gleichen Holzart, nämlich Esche, hergestellt und dann mit Tennisbällen gefedert. Die Reifen der Turnerinnen sind ebenfalls aus lamelliertem Holz hergestellt. Die Holme der Leimholzträger im Hallenbau sind ausnahmslos in Lamellenbauweise gemacht, wobei hier die Einzellamellen jedoch etwas größer gehalten sind und nur mit dieser Bauweise können die extremen Spannweiten der Hallen kostengünstig überbrückt werden.
Holme im Holzflugzeugbau wurden ebenfalls lamelliert, wobei die Holmstärke der Belastung angepasst wurde. Hierbei durfte keine Kerbwirkung auftreten was dann durch Abhobeln der Anfänge der Lamellen unterbunden wurde und die Holme wurden entsprechend dem Spannungsverlauf abgehobelt.
Diese Aufzählung gilt noch für viele andere Teile, die entsprechend hergestellt werden oder wurden.
Die nachfolgende Beschreibung gilt für Randbögen und nicht für gerade Teile, die in der Herstellung wesentlich einfacher sind, da sie nur eben verleimt werden müssen.
Bei gebogenen Bauteilen sind verschiedene Möglichkeiten  der Formung gegeben. Während bei Rodelschlitten die Lamellen unter Heißdampf vorgebogen und dann nach der Trocknung verleimt werden, werden z.B. Gymnastikreifen gewässert, heiß gebogen und in noch feuchtem Zustand verleimt.
Im Flugmodellbau ergeben lamellierte Randbogen sehr feste Bauteile, die auch einmal einen etwas stärkeren Crash vertragen  können, ohne gleich zu brechen.
Bei der Herstellung von lamellierten Randbögen ist zuerst eine entsprechende Schablone herzustellen. Diese Schablone muss der inneren Form des Randbogens entsprechen, da auf diese Schablone der Randbogen aufgebaut wird. Hierbei ist darauf zu achten, dass ein Mindestradius für die Biegung der Lamellen eingehalten wird. Bei meinen Versuchen hat sich herausgestellt, dass bei einer
Lamellenstärke  von 0,8 mm ein Radius von 7,5 mm, bei einer
Lamellenstärke von 1,0 mm ein Radius von 10,0 mm, bei einer
Lamellenstärke von 1,5 mm ein Radius von 15,0 mm und bei einer
Lamellenstärke von 2,0 mm ein Radius von 20,0 mm
nicht unterschritten werden soll, da andersweitig die Lamellen, trotz intensiver Wässerung und vorsichtige4m Vorbiegen, schnell brechen können.
Aus dieser Tabelle ist zu ersehen, dass die Lamellenstärke in mm dem Mindestradius in cm entspricht.
Der Randbogen ist im Rohzustand gleichmäßig breit und dick, da die einzelnen Lamellen gleich stark sein müssen um ein gleichmäßig gebogenes Bild zu erhalten.Die Herstellung von direkt 2 Randbögen mittels breiterer Lamellen hat sich bei mir nicht bewährt, da diese breiten Lamellen sehr oft, trotz guter Wässerung, gebrochen sind. Aus diesem Grunde sollten die beiden Randbögen einzeln hergestellt werden. Bei der Festlegung der Lamellenbreite sollte berücksichtigt werden, dass pro Randbogenseite noch 1,0 mm Verschnitt, für Ungenauigkeiten, berücksichtigt werden. Die Lamellenbreite würde sich so, bei einer Nasenleistenhöhe von 10 mm wie folgt ergeben: 2 x 1,0 mm Verschnitt, 10 mm Nasenleiste,  was eine Lamellenbreite von 12 mm ergibt. Hierbei ist auch zu berücksichtigen, dass bei einer größeren Breite des Randbogens dieser über die Nasenleiste hinaus in das Profil kommt, das dann eventuell eine größere Höhe aufweist. Die Anzahl der erforderlichen Lamellen ergibt sich aus der Lamellenstärke und der erforderlichen Breite des Randbogens.
Die Schablone muss natürlich auch diesen Kriterien entsprechen und dann etwa 14 mm stark sein. Bei dieser Schablone müssen die Kanten rechtwinklig zur Oberfläche stehen, da ansonsten die Lamellen auf einer eventuell schrägen Fläche aus der Richtung laufen oder nicht richtig angedrückt werden. Die Fläche der Schablone, auf welche das Lamellat aufgedrückt werden soll, also die Kante, muss mit einer Klebefolie abgedeckt werden, um ein Anleimen zu verhindern.
Beiderseits werden kleine Nägel, etwa im Abstand von 2 cm untereinander und zur Leimkante gesehen, eingeschlagen, an denen später die Haltegummis befestigt werden. Bei Nägeln mit großen Köpfen ist es schwierig die Gummis wieder herauszuheben. Ich benutze daher nur Nägel mit kleinen Köpfe, die ich leicht schräg, entgegen der Gummizugrichtung, einschlage.
Als Balsaholzmaterial für die Lamellen sollte Holz mit einem spezifischen Gewicht von 0,2 bis 0,25, also ein etwas schweres Material verwendet werden. Leichtes Material kann schnell beim Biegen brechen, da der innere Zusammenhang der Fasern oft nicht ausreichend ist. Ferner reißt dieses Material auch schnell, da es beim Biegen leicht gezogen werden muss. Auch ist darauf zu achten, dass nur Balsaholz in A- oder AB-grain verwendet wird, da C-grain zu unflexibel ist und dieses kann, trotz ausgiebiger Wässerung, leicht brechen. Bei der Lamellenlänge sollte auch eine Zugabe von etwa 2 bis 3 cm gemacht werden, denn auch hier gilt: „Abschneiden ist einfacher“.
Vor der Verarbeitung müssen die Lamellen etwa 6 Stunde, am besten über Nacht, gewässert werden.

Noch einige Worte zum Wässern: In früheren Jahren wurden sehr viele Hölzer vor dem Einschneiden gewässert, da sich dies positiv auf die Holzstruktur auswirkt. So wurden die Holme, Gurte und Maste aller holländischen Holz-Schiffe nur aus geflößten Stämmen hergestellt, die oft wochen- oder gar monatelang im Wasser lagen, da diese Hölzer wesentlich elastischer und unempfindlicher gegen Stöße waren und somit Brecher auf hoher See besser verkraften konnten. In älteren Sägewerken wurden oft nur länger im Wasser lagernde Stämme aufgeschnitten, wobei die "Sägeweiher" nicht nur dem Reservoir an Wasser für das Wasser-Antriebsrad dienten, sondern auch dem Wässern der Baumstämme, die auf einer Seite in den Weiher hinein gerollt wurden um dann, wenn sie an der Reihe waren, auf der anderen Seite herausgefischt und aufgeschnitten wurden. Der Name: "Sägeweiher" ist noch häufig als Name von Fischteichen anzutreffen, wobei das zugehörige Sägewerk bereits längst vollständig verschwunden ist. Auch die Hölzer für Musikinstrumente werden vor dem Aufschneiden ausgiebig gewässert, wobei bei diesen Spezialhölzern auch noch die Mondkonstellation des Einschlagzeitpunktes Berücksichtigung findet. Ein Problem ergibt sich jedoch beim Einschneiden von nassem Holz durch die dann ebenfalls nassen Sägespäne, die sich infolge der Verrottung selbst entzünden können, was bereits zu verheerenden Bränden geführt hat.
Auch um Schwindrisse in den noch nicht aufgeschnttenen Stämmen zu vermeiden, müssen diese nass gehalten werden. So sind öfters, nach Sturmschäden in einem Wald, die gefallenen Nutzholz-Baumstämme auf einem Lagerplatz aufgeschichtet, die dann dauernd berieselt werden, um ein Austrocknen zu verhindern und das so lange bis ein Käufer für das Nutzholz gefunden ist. Diese Lagerplätze sind in den Wintermonaten bei Fotografen sehr beliebt, da bei eisiger Witterung dort sehr interessante und stimmungsvolle  Bilder gemacht werden können.
So weit die Worte zum Wässern.

Eine noch bessere Methode als das Wässern in kaltem Wasser, ist jedoch, dass die Lamellen in einem Topf mit Wasser einige Minuten gekocht werden und dann in noch heißem Zustand weiter verarbeitet werden. Auch das Erhitzen des Biegebereiches mit einem Heißluftgebläse, nach der Wässerung,  ist möglich und erleichtert das Biegen.

Dann werden die gewässerten Lamellen mit einem Küchentuch leicht abgerieben um überschüssiges Wasser zu entfernen, um dann zwischen Daumen und Zeigefinger gezogen und um bereits durch gleichzeitiges entsprechendes Drücken, vorgebogen zu werden. Bei relativ großen Radien der Randbögen kann nun der gesamte Pack, der bei 20 mm Randbogenbreite und 2 mm starken Lamellen aus 10 Stück besteht, zusammen verleimt werden, wobei an jede Lamelle Dispersionsleim angegeben werden muss, da ein anderer Leim bei den feuchten Lamellen nicht eingesetzt werden kann. Wenn zwischen den Lamellen noch einige Kohlerovings mit eingearbeitet werden, was bei mir immer durchgeführt wird, ist die Stabilität des Randbogens wesentlich höher. Dann funktioniert jedoch das nachträgliche Biegen im Pack, wie vor beschrieben, nicht mehr, sondern es muss jede einzelne Lamelle auf den gebogenen Pack aufgelegt und die Kohlerovings direkt dazwischen gelegt werden und die Lamellen in der Position fixiert werden .
Beim Schleifen der mit Kohlefasern verstärkten Randbogen ist jedoch zu beachten, dass Kohlefasern  in den Lungen eine noch größere Wirkung haben wie Asbestfasern, da sie feiner sind und aus diesem Grunde sollte nur mit Atemschutzmaske gearbeitet werden. Um die feinen Schleifstäube zu minimieren verwende ich zum Verschleifen der Randbögen nur Schleifbrettchen welche mit grobem Schleifpapier in der Körnung 40 bis maximal 60 belegt sind und arbeite selbstverständlich nur mit Atemschutzmaske.

Bei geringen Radien ist jedoch meist nur die einzige Möglichkeit vorhanden, jede einzelne  Lamelle auf der Schablone, unter leichtem Zug, langsam über die Schablone zu biegen und aufzubringen. Im Regelfall klebt die Lamelle nicht von selbst und muss mittles Gummis am jeweiligen Ende gehalten werden, bevor die nächste Lamelle aufgebracht werden kann. Wenn alle Lamellen aufgebracht sind, werden die Gummis, von der Mitte her, nacheinander an den Nägeln befestigt. 
Bei einer solchen Menge an eingetragener Feuchtigkeit beträgt natürlich die absolute Trockenzeit mehrere Tage und der Randbogen soll erst aus der Schablone genommen werden, wenn er relativ trocken ist, was meist 1 Tag andauert. 
Ein so hergestellter Randbogen ist sehr stabil und hat eine sehr elegante Form. Optisch könnte er noch, bei durchscheinender Bespannung, durch eingelegte schwarze Kartonstreifen hervorgehoben werden, so dass diese relativ aufwändige Arbeit noch besser zur Geltung kommen könnte, jedoch die Stabilität schwächt sich ab.

 
Bild 1: Schablone zur Herstellung eines Randbogens. Der Flächenplan des Randbogens ist auf ein Holzbrett aufgeklebt und an der Innenkanten von Endleiste und um das entsprechende Maß der Endleiste, nach innen von der Nasenkante aus zurückversetzt. Die Breite des Randbogens ist somit die Breite der Endleiste und der Randbogen schließt vorne mit der Nasenkante und hinten mit der Endleiste ab. Die Schablone ist beiderseits mit Nägeln versehen, um die Haltegummis aufnehmen zu können. Die Hirnkante ist mit einer Klebefolie belegt, um das Ankleben des Laminates zu vermeiden.

Bild 2: Die Lamellen des Randbogens sind auf die Schablone aufgebracht und mittels Gummis befestigt. In dem oberen Bereich mit dem geringsten Biegeradius sind einige Knickstellen vorhanden, die Lamellen sind hier leicht angebrochen, was dem extrem geringen Radius geschuldet ist.

Dieser Randbogen besteht aus 10 Stück Einzellamellen in jeweils einer Stärke von 1,5 mm. Beim Auflegen der einzelnen Lamellen kann es durch den erforderlichen Zug leicht zum Reißen einer Lamelle kommen, was mir auch immer wieder, trotz sehr vorsichtigem Arbeiten, passiert. Es braucht in der Holzstruktur nur eine kleine Verwachsung vorhanden zu sein und schon ist sie weg. Aus diesem Grunde sollten immer mehr Lamellen geschnitten und gewässert werden, als genau gebraucht werden, denn wenn eine Lamelle reißt, was auch bei mir immer wieder vorkommt, und es ist keine gewässerte Lamelle mehr in der Reserve, dann entsteht ein Problem. Sollten Lamellen übrig sein, können diese wieder getrocknet und  andersweitig verarbeitet werden.
Sollten sich Knickstellen, infolge von Anbrechen der Lamelle, ergeben, wie auf dem Bild 2 zu sehen ist, wird auch die nachfolgende Lamelle an dieser Stelle einen Knick bekommen. Hier besteht die Möglichkeit die Arbeit für diesen Tag zu beenden und die bisher aufgebrachten Lamellen mit Spanngummis zu versehen und das Ganze trocknen zu lassen. Die Knickstelle sollte noch mit Leim versehen und mit einem Gummi zusammengedrückt werden. Nach Trocknung können die Gummis abgenommen und den Knick mit einem Schleifbrett abgeschliffen werden, so dass alles wieder gut ausgerundet ist. Anschließend kann wieder weiter gearbeitet werden, wobei mit einem Kohleroving begonnen werden sollte. Sollten sich Knickstellen ergeben, die nicht korrekt geleimt sind, kann der Randbogen leicht aufgebogen und in die Fehlstellen Leim eingedrückt werden, so dass nach der Trocknung der Randbogen ordnungsagemäß verleimt ist.
Sollte ein kleinerer Radius gewünscht sein, um den Randbogen spitzer gestalten zu können, so können die inneren Lamellen dünner gewählt werden und ab dem größeren Radius können dann auch entsprechend dickere Lamellen verwendet werden.



Bild 3: Die beiden Randbögen, wie sie aus der Schablone entnommen sind.


Bild 4: Im hinteren Bereich des zukünftigen Randbogens sind die eingelegten Kohlerovings gut zu erkennen. Das gleiche Bild ist auch vorne. Bei diesem Randbogen sind in jede 2. Lamelle ein Kohleroving NF 6 eingelegt, also insgesamt 5 Stück, jeweils mittig, so dass der Randbogen unten und oben beigeschliffen werden kann.

Diese Art von Randbogen kann in ein Modell mit voller Endleiste und ohne Nasenbeplankung einfach in die Konstruktion eingeschäftet und anschließend verschliffen werden. Beim Verschleifen kann gleich die erforderlich Verwindung mit eingeschliffen werden, wobei darauf zu achten ist, dass die Verwindung auf beiden Seiten gleich ist. 



Bild 5: eingebaute Randbögen in die  Flächen

Bei Nasenbeplankung und Endleiste aus 1,5 mm Balsabrettchen, unten und oben, kann der Randbogen als Kern ausgebildet werden, der dann mit der Beplankung überzogen werden kann. Zwischen der Endleiste und der Nasenbeplankung können schmale Leisten eingefügt werden, analog der Beplankung von shärisch gewölbten Rümpfen. Ein solcher Randbogen hat eine extrem hohe Belastbarkeit, bei geringem Gewicht. Die Flächen sind sehr elegant und aerodynamisch die ideale Form der Tragfläche um einen elliptischen Auftrieb zu erhalten



Bild 5a: Detailfoto eines Randbogens in der Fläche

  


Bild 6: Randbogen mit den beiden Holmgurten, unterer Nasen- und unterer Endleisten-Beplankung. Am äußeren Ende des Randbogens ist der Kohleroving zu erkennen. Es sind unten, im Mittelteil 3 Kohlerovings NF 12 eingelegt, die dann, etwa 10 cm nach dem Knick auf 2  und 25 cm nach dem Knick auf 1 Roving reduziert werden. Das Gleiche gilt für den oberen Hauptholmgurt.




Bild 7: Randbogen mit unterer und oberer Nasen- und unterer Endleisten-Beplankung. Am Randbogenende ist der noch überstehende Kohleroving zu sehen



Bild 8: Auf die untere Endleisten.Beplankung ist ein Kohleroving NF 6 aufgeleimt, der über die gesamte Fläche reicht und der Aussteifung und Verstärkung der Endleiste dient.



Bild 9: Die obere Endleistenbeplankung ist aufgeleimt


Bild 10: Der Bereich zwischen Nasenbeplankung und Endleistenbeplnkung ist am Randbogen ebenfalls beplankt



Bild 11: So sieht der Randbogen nach Fertigstellung des Rohbaues aus. Die elliptische Form ist sehr ansprechend und aerodynamisch eine optimale Lösung. Ferner ist der Randbogen durch diese Konstruktion sehr stabil und trotzdem relativ leicht, da hierbei schwere Füllklötze nicht erforderlich sind, was auch das Trägheitsmoment des Modelles verringert.
Die Endleiste wird noch oben mit 25 g/m² Glasseide belegt und nach Aushärtung wird die Unterseite verschliffen, so dass die Endleiste im hinteren Bereich eine sehr scharfe Endleistenkante erhält, die den Profilwiderstand wesentlich verringert. Nach dem Verschleifen wird die Unterseite mit Microballons, die in Epoxidharz eingerührt sind, verspachtelt und nach Aushärtung wird auch die Unterseite mit 25 g/m² Glasseide belegt, so dass in Verbindung mit dem Kohleroving eine sehr stabile und gleichzeitig leichte Endleiste vorhanden ist.
Auch spärisch, also in 3 Dimensionen gebogene Nasenleisten, wie z.B. für Winglets am Flächenende, lassen sich so herstellen und in Verbindung mit eingelegten Kohlerovings ergeben diese eine extrem belastbare Konstruktion. Hier können Nasenleisten beispielsweise aus 2 x 2 oder 2 x 3 mm Balsaleisten, die nebeneinander und aufeinander geschichtet werden, mit einer Zwischenlage aus Kohlefasern versehen sind, hergestellt weren.
Natürlich sind auch noch andere Teile der Modellflugzeuge zu lamellieren. So z.B. die Landekufen von Nachbauten der Holzflugzeuge. Diese Landekufen können aus dünnem Flugzeug-Sperrholz-Lamellen zusammengeleimt werden, wobei die Maserung der Außen-Sperrholzseiten in Längsrichtung der Kufe laufen muss. Die Kufen können auch aus Kiefernholzlamellen hergestellt werden, die dann eine Stärke von etwa 2 mm haben sollten. Hier ist jedoch peinlichst darauf zu achten, dass die Lamellen stehende Jahresringe aufweisen, denn bei liegenden Jahresringen kann es schnell vorkommen, dass ein außen liegender Spätholz-Jahresring ausbricht was dann sehr schwierig zu reparieren ist.. Bei den Landekufen sind natürlich auch Lamellen aus Bucheholz möglich. Naturgetreu sind aber Lamellen aus Escheholz, in der gleichen Stärke von 2 mm geschnitten und dann verleimt. Es ist auch möglich in einem Lamellat verschiedene Holzarten zu verarbeiten. So kann eine leichte Landekufe aus Balsaholzlamellen mit einer Verschleißschicht auf der Unterseite der Kufe, als Hartholzlamelle, aufgeleimt werden. Wenn dann noch mehrere Kohlerovings im Lamellat mit verarbeitet werden, entsteht eine absolut formstabile und extrem belastbare und gleichzeitig leichte Landekufe. 
Natürlich lassen sich solche Bauteile, wie eine nicht gerade stark gebogene Landekufe, auch aus einer Vollholzleiste biegen. Jedoch ist eine solche Kufe nicht so formstabil wie eine lamellierte Kufe und eine gebogene Vollholz-Kufe kann sich durch Feuchte- oder auch Temperatureinwirkung wieder etwas gerade biegen, was zu Spannungen in der Modellstruktur mit allen Folgen eines Verzuges, oder gar eines Bruches, führen kann.
Mit dieser Methode ist auch die Herstellung ganzer, grazieler Umrandungen von Seiten-oder Höhenleitwerken und den Rudern möglich.

Auch ist es möglich zum Beispiel einen Rumpfgurt, der sich am vorderen  Rumpfbereich nicht mehr so stark biegen lässt vorsichtig mit einer Laubsäge, im zu biegenden Bereich, in einzelne Lamellen aufzuschneiden und dann gebogen in einer Schablone wieder zusammen zu leimen. Dies gilt natürlich auch für Nasen- und auch Endleisten gleichermaßen.


 

 
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