Herstellung von Kohlefaserrohren
als Leitwerksträger


Als Leitwerksträger für unser aktuelles Projekt wird ein konisches Kohlefaserrohr benötigt. Dieses soll sich auf 80cm Länge von etwa 20mm auf etwa 10mm Durchmesser verjüngen. Zur Fertigung steht ein Dorn zur Verfügung, der reichlich 1m lang ist. Auf diesem soll ein Rohr von 90cm Länge gewickelt werden, das dann auf die benötigte Länge zugeschnitten wird.

Der Dorn wird zur Trennung zunächst mit 2 Lagen Backpapier umwickelt. Diese können mit Klebeband fixiert werden, dürfen aber nicht am Dorn angeklebt werden - das ist genau die Gleitschicht, die später ein bequemes Entformen ermöglichen soll. Über das Backpapier kommen noch 1-2 Lagen Frischhaltefolie. Das Umwickeln soll möglichst straff geschehen, um am Ende keine Falten zu bekommen. Die Enden werden mit Kreppband fixiert und damit auch die überstehenden Enden des Dorns vor Harz geschützt.

Für die benötigeten Festigkeit und Biegesteifigkeit werden 2 Lagen UD-Kohlegelege 125g/m2 in Längsrichtung benötigt. Zusätzlich wird zur Aufnahme von Torsionskräften eine Außenlage von Kohlegewebe unter 45° angeordnet. Hier wird relativ preiswertes Gewebe mit 160g/m2 verwendet. Da sich Gewebe beim Verarbeiten gerne verziehen und ausfransen, wird hier eine Papiertransfer-Methode benutzt. Aus Backpapier wird eine Schablone angefertigt. Diese wird mit Sprühkleber leicht eingenebelt und auf das Gewebe geklebt. Nun kann das Gewebe bequem zugeschnitten und bewegt werden. Für die Außenlage wird gegenüber dem errechneten Umfang des Rohlings etwa 1cm zugegeben. Das UD-Gelege hat eine Trägerfolie, mit der zusammen es direkt zugeschnitten werden kann.

Alle 3 Gewebestreifen erhalten eine zusätzliche Lage 25er Glasgewebe zum bequemeren Wickeln. diese soll beidseitig mindestens 1cm überstehen. Auch hier ist es besser, die Faserrichtung von 45° zu wählen, ich hätte zuviel Verschnitt gehabt, daher im Foto anders gezeigt. Falls man plant, die Außenseite des fertigen Rohres zu schleifen, sind für die Außenlage eventuell dickeres Gewebe oder mehrere Lagen sinnvoll. Die Gewebelagen werden wieder vor dem Zuschneiden mit wenig Sprühkleber miteinander geheftet. Damit ist alles zum Laminieren vorbereitet.

Zum Tränken der Gewebelagen mit Harz werden zwei Streifen Folio benötigt. Auf dem einen wird das Gewebe mit Harz getränkt, von der Unterseite durch das Glasgewebe hindurch bis satt auf das Backpapier durch. Entgegen sonstiger Gewohnheiten braucht man mit Harz nicht zu sparen. Dann den anderen Foliestreifen auflegen, das Ganze umdrehen und den ersten Folienstreifen abziehen. Nun läßt sich auch die Trägefolie bzw. das Backpapier leicht abziehen, weil das Harz den Kleber anlöst.

Jetzt wird der Dorn aufgelegt und der Rand mit dem Glasgewebe angedrückt. Etwas zusätzliches angedicktes Harz kann für den Anfang helfen. Dann wird die gesamte Gewebelage möglichst straff auf den Dorn aufgerollt. Auf diese Art werden nacheinander alle 3 Gewebelagen aufgebracht.

Dann wird der Dorn mit dem dünnen Ende in einen Schraubstock gespannt. Die Gewebelagen sollen nun durch straffes Umwickeln an den Dorn gepreßt und dadurch das Harz herausgedrückt werden. Die klassische Methode hierfür ist straffes Umwickeln mit Geschenkband. Ich benutze ein Schrumpfband, das einseitig mit einem Trennmittel beschichtet ist (erhältlich bei R&G). Damit wird der gesamte Dorn vom dünnen Ende her immer halb überlappend bewickelt. Dieses Band wird dann mit der Heißluftpistole geschrumpft, wobei alles überschüssige Harz aus dem Gewebe herausgepreßt wird.

Nach dem vollständigen Aushärten des Harzes wird das Band abgewickelt und alle Trennschichten bis an den Rand des Laminats heran entfernt. Dann läßt sich das Rohr normalerweise einfach vom Dorn herunterschieben. Kälte hilft, weil sich der Stahl stärker zusammenzieht als das Kohlefaserlaminat. In ganz hartnäckigen Fällen wird mit ein paar Runden Gewebeband ein Hebel an das Rohr angeklebt und damit das Rohr von dem Dorn losgedreht. Zum Entfernen der verbleibenden Folie und des Backpapiers benutzt man einen dünnen Stahldraht, dessen Ende zu einem Häkchen gebogen wird. Dieser wird durch das Rohr durchgesteckt, Papier und Folie werden etwas zusammengedreht und dann mit dem Draht herausgezogen.

Herausgekommen ist nun ein bocksteifer leichter Leitwerksträger. Rechnet man die Gewebelagen zusammen, so kommt man mit dem Endgewicht von 40g auf einen Faservolumengehalt von fast 50% im fertigen Laminat, nahe an industriell gefertigten Teilen. Die Oberfläche ist glänzend, zeigt allerdings leichte Wellen und die Kanten des Wickelbandes. Wen das stört, der kann das fertige Rohr noch leicht überschleifen und einen Klarlacküberzug vornehmen, ich belasse es wie es ist.
Ulf Lehnert - 30.12.2012