Sandwichbauweise - Schaum/GFK

[Headi]

Hallo liebe Bootsbauer!


Schon länger geistert mir ein Bootswunsch im Kopf herum:
- so in die Richtung, nur einen Tick größer
- ~ 5,x2, Meter
- Trailerbar, Gewicht mit Trailer << 750kg
- kleiner Innenbord-Diesel (wenn überhaupt möglich)
- Kajütboot mit Schlafmöglichkeit für 2 Personen
- kein Wasserlieger
- Rauhwassergeeignet, hohe Stabilität
(- evtl WC/Spüle/Gasflamme)


Das Ganze im Selbstbau - wie der Titel schon sagt denke ich an eine Bauweise in Schaum/GFK.
Grob gesagt:
Hilfsspanten aus Sperrholz, die auf Styroblöcke genagelt werden. Dann Schneiden mit heißem Draht. Ergibt einzelne Sektionen, die verklebt werden. Die entstehenden Kanten werden verschliffen. Auf diesen Positiv-Sandwichkern kommen dann mehrere Lagen GFK (mit Epoxi) innen wie außen. Holz soll gar nicht zum Einsatz kommen, wo nötig werden Verstärkungen aus Epoxi (mit Füllstoff/Glasschnipseln/Rovings) zum Einsatz kommen.
Ich hoffe mit dieser Bauweise das Gewicht geringer als mit Sperrholz halten zu können. Gleichzeitig kann ich leichter sphärische Formen realisieren.


Zu der Bauweise habe ich ein paar Fragen:
- Ist das überhaupt realistisch?
- Welcher Schaum eignet sich als Kern? Styro zieht gerne Wasser habe ich gelesen. Oder passt dass für ein Urlaubsboot? Reicht es, wenn die einzelnen Sektionen abgeschottet sind, etwa durch die Verwendung von GFK bei der Verklebung? Oder soll die Innenseite "atmen" können?
- Wie Dick soll der Schaumkern sein?
- Wie viele Lagen GFK muss man rechnen? Das Flächengewicht wäre interessant. Meine Erfahrung aus anderen Bereichen sagt mir: 4 Lagen 280er gesperrt, eine 80er zum Glätten nass in nass. Reicht das? Ergäbe grob ein Gewicht von < 9kg/m² - 2,4kg Fasern, ~5kg Harz, ~0,5kg Schaum, ~1kg Farbe.
- Gibt es Literatur zu der Bauweise? Insbesondere die Dimensionierung der Glasfasern würde ich gerne genauer betrachten.
- Gibt es Pläne für so ein Boot? Eventuell auch Pläne, die sich auf die Bauweise ummünzen lassen?


Fragen über Fragen, die mir die Sufu nicht beantwortet hat



Gruß
Florian

[chrissrx8]

Styropor würd ich nich nehmen da das nicht so Druckstabil ist ausserdem wie willst du bei deiner Bauweise ne gleichmässige Wandstärke hinbekommen???

[luckystrike118]

Stropor und Styrofoam kannst du ganz getrost vergessen, die Stabilität dieser Schäume reicht bei weitem nicht aus um für ein Rauhwassermobo tauglich zu sein. Da draus kann man höchstens Surfbretter oder Motten bauen.

Für Rümpfe nimmt man z.B. Airex 6380 zähhart mit etwa 80kg/m³.

Die Dimensionierung ist eine Aufgabe für einen Konstrukteur und nicht für einen Amateur. Am besten suchst Du Dir einen pasenden Bauplan, sowas wirds doch wohl auch für Sandwichbauten geben.



Bei der Dimensionierung

[Headi]

Zitat von chrissrx8

Styropor würd ich nich nehmen da das nicht so Druckstabil ist ausserdem wie willst du bei deiner Bauweise ne gleichmässige Wandstärke hinbekommen???

Die Sperrholzspanten haben Innenkonturen, die ebenfalls geschnitten werden. Fast jede Dicke/jeder Querschnitt ist machbar. Nur Selbsttragend sollte es sein, eine Helling wollte ich nicht bauen.

Zitat von luckystrike118

Stropor und Styrofoam kannst du ganz getrost vergessen, die Stabilität dieser Schäume reicht bei weitem nicht aus um für ein Rauhwassermobo tauglich zu sein. Da draus kann man höchstens Surfbretter oder Motten bauen.

Für Rümpfe nimmt man z.B. Airex 6380 zähhart mit etwa 80kg/m³.

Die Dimensionierung ist eine Aufgabe für einen Konstrukteur und nicht für einen Amateur. Am besten suchst Du Dir einen pasenden Bauplan, sowas wirds doch wohl auch für Sandwichbauten geben.

Danke schon mal. Ich hab nach Airex gesucht - das Material scheint es nur in dünnen Platten zu geben. Das ist nicht ganz was ich suche. Ich glaube auch nicht, dass ich einen hochfesten Schaum brauche - die Außenlage GFK ist das tragende Element, der Schaum dient eher der Formgebung und der Isolierung. Theoretisch könne man auch den Schaum als Positivkern verwenden und später rauskratzen.
Von innen reicht es, wenn eine gewisse Druckfestigkeit da ist (Boden zum Laufen, Wand zum anlehnen). Fundamente aller Art leiten natürlich auf die Außenlage.
Also gibt es einen Heißdraht-schneidbaren Schaum, der in größeren Dicken verfügbar ist und für den Zweck geeignet ist?


Die Bauweise gibt es btw auch im kommerziellen Bootsbau. Wir haben vor einiger Zeit ein Boot mit Schaumkern und Plastikdeckschicht restauriert. Das Plastik war hinüber und musste runter. Darunter befand sich ein Eimer Sand und Kies . Wir haben hunderte Steinchen aus dem Schaum gekratzt, die alle durch einen Riss am Schwertkasten zwischen Schaum und Plastik geraten sind.
Nach Epoxi-Grundierung, Nass-in-Nass Epoxi-Leichtspachtel (mit Microspheres) und Schleifen war wieder alles schön glatt. Zwei Lagen 280er, am Kiel drei, eine 80er (alles nass in nass) und Lackierung war das Teil wieder gut. Und seitdem denke ich darüber nach, so was selbst aufzuziehen...



Gruß

[simon-2]

Zitat von Headi

Ich glaube auch nicht, dass ich einen hochfesten Schaum brauche - die Außenlage GFK ist das tragende Element, der Schaum dient eher der Formgebung und der Isolierung. Theoretisch könne man auch den Schaum als Positivkern verwenden und später rauskratzen.

falsch! oder naja, zumindest, wenn du leicht bauen willst... dann machst du nämlich außen eine dünne Schicht GFK, innen aber auch, und das tragende Element ist nicht nur die Außenschale (die, einzeln, dann ganz schön dick werden müsste) sondern das Sandwich aus außen, innen und dem (druckstabilen) Kern. Dafür geht neben geeigneten Schäumen (zB Airex --> teuer) zum Beispiel Wabenmaterial (noch teurer) oder Balsa-Stirnholz (auch teuer, aber vermutlich eher zu stemmen).
Die Hot-Wire-Methode würde ich für ein Boot -zumindest in der Art- wieder vergessen. Entweder, du schneidest ca 100 Spanten aus, dann will ich nicht wissen, wie lang das dauert, ganz zu schweigen vom Verschnitt, zumal du ja auch 100 Sperrholzschablonen brauchen würdest (wenn ich dich richtig verstanden habe), oder du nimmst SO dicke Platten, dass du "nurnoch" vllt 15, 20 oder 30 Spanten schneiden musst, hast immernoch viel Verschnitt, und dann einen so stufigen Rumpf, dass du noch ewig mit Schleifen beschäftigt sein wirst, zumal die Sache mit der gleichmäßigen Materialstärke, wie Chriss schon geschrieben hat, quasi unmöglich werden wird... du müsstest dazu ja nicht nur die äußeren Flächen konvex strakend schleifen, sondern auch die inneren konkav, und das alles mit einer Gleichmäßigkeit

... also ich würd mir was anderes überlegen.
Für so einen Gleiter zB einen Sperrholzentwurf nehmen (-->easy abwickelbar), Mallspanten dafür aussägen (andere Materialstärke berücksichtigen), Mallen aufstellen, mit Airex-Platten beplanken, außen laminieren, umdrehen und Mallen raus, innen laminieren. Oder alles vorhergenannte auf einmal in den Bratschlauch, Luft ausm Glas und dann Harz infusionieren

Für einen kleinen High-End-Flugzeugrumpf, der von der Formgebung her alles Machbare übersteigt, eh nur 2m lang ist und Kosten keine Rolle spielen, da wär das glaub ich eher in der engeren Auswahl. Für manch andere Spezialfälle geht Hot Wire auch wieder gut, zB Tragflächen/Ruderflächen etc mit trapezförmigem Grundriss, weil da zwei Schablonen für die ganze Fläche reichen.
Oder du baust dir eine groß dimensionierte CNC Hot-Wire Maschine auf, aber ob sich das für einen Rumpf lohnt ?

[Headi]

Zitat von simon-2

falsch! oder naja, zumindest, wenn du leicht bauen willst...

Leichtbau wird spezielle Schäume nötig machen, hab ich eingesehen. Und weniger Gewicht = mehr Konstruktionsaufwand ist auch klar!

Zitat von simon-2

Die Hot-Wire-Methode würde ich für ein Boot -zumindest in der Art- wieder vergessen. Entweder, du schneidest ca 100 Spanten aus, dann will ich nicht wissen, wie lang das dauert, ganz zu schweigen vom Verschnitt, zumal du ja auch 100 Sperrholzschablonen brauchen würdest (wenn ich dich richtig verstanden habe), oder du nimmst SO dicke Platten, dass du "nurnoch" vllt 15, 20 oder 30 Spanten schneiden musst, hast immernoch viel Verschnitt, und dann einen so stufigen Rumpf, dass du noch ewig mit Schleifen beschäftigt sein wirst, zumal die Sache mit der gleichmäßigen Materialstärke, wie Chriss schon geschrieben hat, quasi unmöglich werden wird... du müsstest dazu ja nicht nur die äußeren Flächen konvex strakend schleifen, sondern auch die inneren konkav, und das alles mit einer Gleichmäßigkeit

Halt nicht so schnell:
1. Ein Spant kann (bis auf den ersten und den letzten) zweimal verwendet werden. Und, noch besser, er kann für viele Rümpfe wiederverwendet werden. Dann kann man auch Konstruktionen erst Testen (mit Billigschaum und tragendem Laminat) und dann auf richtiges Sandwich umsteigen.
2. Innen sollte es reichen, wenn man mit einem Leichtspachtel die Ecken ausrundet. ein großer Rundspachtel sorgt mit etwas Erfahrung für gleichmäßige Übergänge. Warum sollte der Rumpf stufig sein? Man schneidet ja Tangenten, die bei den geringen Krümmungen mit einer Schleiflatte gut zu verrunden sind. In Stufen schneide ich bestimmt nicht!
3. Die Spantabstände können auch groß sein, wenn der Rumpf eher gleichmäßig ist. Sektionen bis 40cm könnte ich mir vorstellen. Entsprechend sind bei größerer Krümmung kleinere Abstände nötig. Es ist auch möglich, Schaum direkt vor dem schneiden mit Epoxi zu kleben. Damit ist der Verschnitt erträglich und größere Dicken sind möglich.



Ich habe mittlerweile mal nach Schaum gesucht, z.B. so was gibt es:
http://www.ctmat.de/corecell-kernmaterial.htm
Da werde ich mal anfragen, was das Zeug kostet und ob es Heißdraht-schneidbar und gut schleifbar ist.


Mir ist auch klar, dass man so etwas nicht im Vorbeigehen bauen kann. Das ist auch nicht das Ziel. Ist nicht das erste Bootsprojekt und ich denke in Jahren ;)
Ich hab nur auch keinerlei Überblick was so an Plänen oder Selbstbauern gibt - auch darum der Thread.



Gruß
Florian

[oktobernull2]

Kernmaterialien


AIREX C70.75 (80kg/m³)

[Mucke]

Zitat von Headi

Das ist nicht ganz was ich suche. Ich glaube auch nicht, dass ich einen hochfesten Schaum brauche - die Außenlage GFK ist das tragende Element, der Schaum dient eher der Formgebung und der Isolierung. Theoretisch könne man auch den Schaum als Positivkern verwenden und später rauskratzen.

Gruß

aber doch nicht bei der aussenhaut

[Headi]

Zitat von Mucke

aber doch nicht bei der aussenhaut

Wieso nicht? Ein Positivkern wird doch von außen belegt. Eine Negativform wäre nur in mehreren Schritten machbar mit Schaum. Urmodell mit Verbundbeschichtung, Trennmittel, Form darüber bauen...
Ich bin kein Freund von Formenbau. Hab ich bisher (Flugmodelle) nur gemacht, wenn es ein großer Wurf war. Und dann opfert man eben den Prototypen zum Bau der Form...


Worüber ich stolpere: Wie dick sind denn Schaumkerne? Ich will ja nicht das Leichtbauoptimum erreichen - also nicht unbedingt den dünnsten Schaum haben (Stichwort selbsttragender Schaumkern). Darf ein Kern auch dick sein, z.B. 5cm?
Wäre es möglich, ein Stitch&Glue aus Schaum (Airex) zu bauen als Kern? Eventuell mit Hilfsspanten und Helling?

Mein letztes Projekt was Sperrholz und ich will mal ohne Holz bauen


Gruß
Florian

[simon-2]

Zitat von Headi

(Flugmodelle)

Ah, sowas dacht ich mir doch du musst bei Einschätzungen für Arbeitsaufwand und Kosten immer bedenken, dass das alles irgendwie zwischen zweiter und dritter Potenz mit den Ausmaßen steigt. Eher an der dritten Potenz weil bei den flächigen Sachen die Materialstärke auch etwas mit ansteigt. Eine recht geeignete Schätz-Bezugsgröße ist das Gewicht. Sachen, die man im Modellbau ohne große Kosten noch "mal eben" machen kann, wie zB nen Proberumpf aus billigerem Material, wirst du dir in groß eher sparen. Ein verpfuschtes Modell kann man wahrscheinlich durchbrechen und in die Mülltonne stecken , bei nem verpfuschten 5m Boot ist das schon anders, mal ganz abgesehen von den Kosten, die in den Sand gesetzt wären.
Gleiches für den Bauplatz- ein angefangenes Modell kann man, je nach Größe, in einer Kiste verstauen und weiterarbeiten, wenn man wieder Zeit hat- bei einem Boot kostet der Bauplatz, solange man ihn beansprucht. Also lieber 2 Jahre planen, 2 Monate bauen als 2 Jahre lang abwechselnd stückweise planen+bauen.
Soll keine fiese Kritik sein, im Gegenteil denk ich, dass dir die Modellbauerfahrungen in technischer Hinsicht ziemlich gut helfen werden. Aber insbesondere aus wirtschaftlicher und logistischer Sicht solltest du dir -für ein großes Boot- so einige Pratiken, die im Modellbaue völlig legitim sind, schnell wieder abgewöhnen, es sei denn dir gehört eine riesig große, leerstehende Halle mit Kränen, ein bodenloses Girokonto und du bist soeben in vorzeitigen Ruhestand gegangen aber noch topfit

Worüber ich stolpere: Wie dick sind denn Schaumkerne? Ich will ja nicht das Leichtbauoptimum erreichen - also nicht unbedingt den dünnsten Schaum haben (Stichwort selbsttragender Schaumkern). Darf ein Kern auch dick sein, z.B. 5cm?

Leider kommen die spannenden Sachen manchmal erst gegen Ende eines Studiums, daher kann ich bisher nur Grundlagen und Richtungen dazu sagen..: also der Abstand der beiden Laminate geht in die Steifigkeit quadratisch ein, wenn man den Kern also etwas dicker macht, wird es viel stabiler. Allerdings müssten Innen- und Außenschale ja immernoch akkurat auf Abstand gehalten werden und sollten sich gegeneinander auch parallel nicht allzu viel verschieben können. Bei sehr dickem Schaumkern ist aber auch die Verformung entsprechend groß, sodass das "Sandwich" irgendwann nicht mehr als solches funktioniert, sondern man eher in die Richtung deines Stichworts (selbsttragender Schaumkern) kommt, wobei die Hüllen den Schaumkern je nach Belastung nur etwas spannen oder einschnüren (Stichwort also "Selbsttragender Schaumkern mit Stützstrümpfen" ).
einige Kubikmeter Schaum widerum wiegen auch nicht mehr "nichts", sodass man dann auch wieder aus Sperrholz bauen kann. Das Stichwort hab ich im Boot/Schiffbau übrigens noch nie gehört
5cm würde ich bei der Bootsgröße schon eher als Obergrenze betrachten, für versteifte Regionen vielleicht, sonst eher vllt 15 oder 20 (Millimeter natürlich)
edit: evt den GL fragen, wenn du dich nach deren Regelwerk richtest, kannst du relativ sicher sein, dass alles mit sinnvoller Sicherheit dick genug ist, und wenn du mehr als ein Boot bauen willst, hättest du sogar die Möglichkeit, eins CE-zertifizieren zu lassen, dann darfst du es ganz offiziell verkaufen

Wäre es möglich, ein Stitch&Glue aus Schaum (Airex) zu bauen als Kern? Eventuell mit Hilfsspanten und Helling?

Mein letztes Projekt was Sperrholz und ich will mal ohne Holz bauen


Gruß
Florian

ob es als reines Stitch&Glue geht (also Kanten vernähen)- keine Ahnung - ansonsten siehe oben. "Hilfsspanten" = "Mallen"

Zitat von Airex-Artikelbeschreibung

C52 has a high elongation at break and shows good impact and fatigue properties. It can be formed at room temperature to simple shapes as well as thermoformed to 3-dimensional parts.

soll heißen- was "normal" mit Sperrholz geht, geht mit passendem Schaum bei Raumtemperatur auch. Was komplizierter wird (rundspantige Sachen, die bei Sperrholz an die Grenzen gehen, zB Cylinder Molding, Tortured Ply), kann man mit Schaum thermoformen (dann vermutlich (?) auch weit über die Grenzen von Sperrholz hinaus).

Gruß, Simon