Vakuumkammer aus KFK, geht das?

Hallo Kurt,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> ...Entgasungsversuch der 4 KFK-Proben nach beidseitiger Bedampfung mit Alu. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ja gern!
Würde mich sehr freuen.

Ich habe jetzt ein paar Reste für einen eigenen Versuch gesammelt, ca 0,2 m^2.
Heute werde ich aber mit den Ringen weiter machen. Die Zeit drängt, es ist schönes Wetter, bei 5°C geht dann nix mehr.

Viele Grüße
Kai

Hallo,

kurzer Zwischenstand zu meinen eigenen Ausgasungsversuchen.

In letzter Zeit wurde einiges an Harz verpinselt, als Gefäß nehme ich meistens solche Eis-Schachteln aus PP.
Die Reste kann man nach dem Aushärten oft im Ganzen herausnehmen.
Zum Glück habe ich die nicht gleich entsorgt.

Interessant ist immer wieder die Präzision der Abformung:

Also habe ich 8 Stück davon, zusammen mit einem größeren Probestück (knapp A4 Größe), in meine Kammer gesperrt.
Insgesamt sind das 0,36m^2 ausgasende Fläche.

Das Saugvermögen meiner kleinen Diffusionspumpe ist 300 l/s.
Aber Achtung: Sobald die Pumpe nicht direkt an der Kammer hängt, muss man das effektive Saugvermögen der Rohrleitung mit einbeziehen.
Das sind hier 20cm Rohr und Ventilweg mit 10cm Durchmesser.
Ergibt effektiv 180 l/s.

Die Diff-Pumpe lief gestern abend 2,5h und dann, nach Übernachtung unter Vakuum (unter 1mBar), heute früh noch einmal 3,5h.
Enddruck: Knapp über 2E-5 mBar!

Kurze Überschlagsrechnung bei Skalierung von 0,36m^2 auf die große Kammer mit 6-7m^2:
- Faktor 20x in der Fläche.
- Saugvermögen für gleichen Enddruck: 20 x 180 l/s = 3600 l/s

Das sollte reichen. Die große Kammer kann in die Fertigung gehen.
Jetzt geht's aber erst mal zum HTT[8D]

Viele Grüße
Kai

Hallo Kai

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Kurze Überschlagsrechnung bei Skalierung von 0,36m^2 auf die große Kammer mit 6-7m^2:
- Faktor 20x in der Fläche.
- Saugvermögen für gleichen Enddruck: 20 x 180 l/s = 3600 l/s

Das sollte reichen. Die große Kammer kann in die Fertigung gehen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Eine gute Entscheidung :

Bei der Auslegung der Pumpe nach der ausgasenden Fäche sollte eine große Kammer wegen dem kleineren Oberflächen/Volumenverhältnis günstiger sein . Bis der Teildruck des KFK Gases den gleichen Anteil wie in einem kleinen Behälter erreicht wird länger dauern .
Auch das Verhältnis Länge Dichtfugen/Oberfläche wird bei der großen Kammer günstiger .

Wie Füllstoffe die Ausgasungsrate des Epoxi (bzw. KFK) ändern muß ausprobiert werden . Im GFK Bootsbau wird die oberste Schicht bewußt ohne Glasanteil ausgeführt um die Wasserdampfdurchlässigkeit zu verringern . Hier hat man die Vorstellung , das die Grenze Polyester/Glas eine Schnellstrasse für Wasserdampf darstellt .

Viel Erfolg wünscht Rainer

gelöscht da doppelt gesendet

Hallo Rainer,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wie Füllstoffe die Ausgasungsrate des Epoxi (bzw. KFK) ändern muß ausprobiert werden<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Das ist mir jetzt alles zu viel Grundlagenforschung. Es wird funktionieren, so oder so.
Vermutlich werde ich aber bei der ersten Kalotte eine reine Epoxi-Schicht aufbringen müssen.
Die habe ich aus Ungeduld leider zu früh entformt und es gibt Blasen unter der Innenschicht.

Hallo Kurt,

sehr interessant, besten Dank!
Ich habe ebenfalls eine meiner Test-Platten mit Alu bedampft, das hält nach gründlicher Reinigung sehr gut.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Mit meinen ober vorgestellten Pumpen halte ich eine KfK- Glocke mit Di = 500(+) mm auf einer planen Al- Platte als Basis für machbar.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ja, das sind knapp 1m^2 Fläche, das sollte mit 400 l/s gerade noch so funktionieren.
De Sache mit dem Gymnastikball als Form geht 1A. Bilder kommen später.

Ich bin gerade am überlegen, ob ich den zylindrischen Teil (bei mir ca 3m^2) mit hauchdünner Kupferfolie auskleide.
Alufolie wäre viel billiger, hat aber den Nachteil, dass man das schlecht reinigen kann. Speziell das aufgedampfte Alu kann man nicht mit "Rohrfrei" angehen.
Die Kupferfolie muss man natürlich innen als erste Schicht laminieren, hinterher geht das nicht mehr blasenfrei drauf.
Auf den kugelförmigen Teilen gibt es sowieso keine Chance.

Viele Grüße
Kai

Hallo,

weiter geht's mit ein paar Bildern von der Herstellung der Dichtungsflansche.

Die Idee ist, zunächst eine Art Ring mit U-Profil herzustellen. Dieser wird dann auf dem Spinrad mit Rovings gefüllt.
Es entsteht ein massiver Ring mit zwei glatten und ebenen Dichtungsflächen, der anschließend in zwei schmale Ringe zersägt wird.

Ausgangspunkt ist ein Ring (ca 5mm breit, 45mm hoch), der auf zwei exakt ausgerichteten Glasplatten liegt.
Dieser wurde vorab gewickelt.
Unten wird die erste Seite der Dichtungsfläche dran laminiert.

Nachdem die zweite Seite fertig ist, kommt das relativ labile Gebilde auf das Spinnrad.

Fertig!

Das U-Profil unter dem roten Band ist mit 4,5kg Rovings aufgefüllt.
Die Seitenflächen sehen nicht glatt aus, dieser Eindruck täuscht nicht, denn da ist Panzertape drauf.
Ohne Schutz würden bei der Aktion die "guten" Seiten hoffnungslos mit Harz vollgesabbert werden.

Jetzt wird das Panzertape mit den Tropfnasen entfernt...

...ja, das sieht gleich viel besser aus!
Der massive CFK-Ring bringt gute 8kg auf die Waage.

Weiter geht's zur Säge.
Davor wieder etwas Klebeband als Kratzschutz auf die Seiten.

Geschafft.

Mit Absaugung bleiben nur die gröberen Krümel übrig.
Trotzdem sägt man besser draussen.

Weiter geht's zur Anpassungsprobe auf dem 1,80m Ball, der sich nach ein paar Tagen ganz gut entfaltet hat...

Passt![:)]

Viele Grüße
Kai

Hi Kai,

Motivierend deine Basteleien. Die Beharrlichkeit ist beeindruckend. Was machst du eigentlich beruflich?[:D]
Ich bin echt gespannt, ob das klappt. Bitte bleib dran.

Gruss Nils

Weiter geht's

Zuerst wird der Ball mit Trennmittel versehen. Trennwax geht nicht gut. PVA ist perfekt.
Dann kommt als erste Schicht eine Epoxi-Kohlefasermehl-Gemisch.
Nachdem das etwas geliert ist, wird die erste Lage in eher kleinen Fetzen appliziert.
Der Plan, die Kalotte komplett auf der Ball-Form aufzubauen wurde sehr schnell fallen gelassen.
Man braucht eine Leiter und der Arbeitsabstand ist viel zu groß. Geht gar nicht, und ich bin froh wenn das Gebilde gerade so die Ausformung übersteht und sich selbst trägt.
Deshalb als letzte Lage eine Schicht Abreissgewebe und gut isses.

Zwei Tage später...
Erster Eindruck nach dem Ausformen ist gigantisch![:D]
Keine einzige Blase auf 1,7 m^2, das ist schon eine Hausnummer!

Leider war ich zu voreilig und das Epoxi war noch nicht glashart sondern noch etwas lederartig.
Damit drückt es kleine Lufteinschlüsse in Form von Unebenheiten raus.
Auf der einen Seite gut zu wissen, dass der Lagenaufbau noch optimiert werden muss, anderseits ist noch nicht klar ob es nur ein optisches oder auch ein funktionales Problem ist.
Die komischen "Folienfetzen" auf dem Bild sind die Reste vom PVA Trennmittel.
PVA ist wasserlöslich und lässt sich leicht entfernen.

Insgesamt kann ich die Ball-Form sehr empfehlen, für alle Arten von kugelförmigen Gebilden.
Unter anderem wäre eine sehr leichte 1,80m Sternwartenkuppel durchaus drin.

Viele Grüße
Kai

Kai,
ich bin erstaunt, wie schnell du Fortschritte machst.

Wie rund ist der Ball eigentlich? Du hast doch sicher ein paar Messungen vorgenommen, oder? Willst Du eventuell die Form außen mit einem Skelett versteifen, so dass sie den Druck besser aufnehmen kann?

Apropos Kupfer ...
Weichgeglühtes Kupfer lässt sich gut 'treiben', soweit ich informiert bin (Bruchdehnung 38% lt. Wiki). Vielleicht lässt es sich auch in die Kalotte als Innenschicht einbringen. (weichgeglühte Folie wie ein Trommelfell auflegen, Vakuum saugen, bis es anliegt. Bzw. den Ball als Andruckstempel? keine Ahnung, ob das aber geht.)

Gruß

LECK MICH AM Ar... .

Junge Junge, was baust du den da?

Die Vakuumkammer ist ja der Hammer. ( hihi reimt sich )

Was willst in der Kammer machen? Spiegel beschichten?

Was hast für Wandstärken geplant?
Warum nimmst CFK, und nicht GFK?

Gruß Jogi

Hallo Kai,

jetzt hab ich ja schon einen an der Klatsche. Aber Du!?
Da fällt mir nichts mehr dazu ein
Ich drück Dir die Daumen.

My lovely Mr. Singing Club!

LG Armin

http://www.astronomie-selbstbau.de

Hallo,

damit keine Missverständnisse bezüglich des Aufwandes aufkommen, das ganze ich schon an der Grenze des Machbaren.
Die Planung und Vorbereitung geht auch schon seit Frühjahr.
Und natürlich hat sich beim Bau meines CFK Dobsons einiges an Erfahrung, Material und Werkzeug angesammelt.

Die zeitliche Reihenfolge der Dokumentation stimmt zwar, nicht aber die Abstände.
Ein Teil ist schon in der Schönwetterphase vor dem HTT entstanden, nur hatte ich da Null Zeit um irgendwas zu dokumentieren.
Im Moment sind beide Kalotten in der Rohform (also einlagig) entformt.

Das erstaunliche ist, wie bei jedem echten Handwerk, dass man durch stetige Übung eine Effizienzsteigerung erlebt die ich nie für möglich gehalten hätte.
Anderseits bin ich froh, dass ich das nicht noch mal machen muss [;)]
Und der zylindrische Teil wird auch noch mal eine Herausforderung...

Ein Beispiel beim Zuschnitt:

Ohne so ein Rollmesser, Schablonen und reichlich Platz kann man sich erschießen.
Hier geht es um Quadratmeter, satt zweistellig!

Warum CFK und nicht GFK?
Geringeres Gewicht und Null-Ausdehnung.

Wandstärke?
Vermutlich um die 5mm. Verstärkungsrippen aus Balsa-Stirnholz im zylindrischen Teil, evtl auch auf den Kalotten.

Verwendung?
Spiegelbeschichtung bis reichlich 1,20m, ganz klar[:)]

Viele Grüße
Kai

Hi Kai,

5mm?

Also ich kann mich ja jetzt verrechnet haben, was ich nicht ausschließen will, aber wenn ich richtig gerechnet habe, lasten auf deinem Kugeldeckel 17 Tonnen Druck während dem Vakuum. Aus die gesammte Kammer wären es ca 64 Tonnen.
Das sind ca. 9 Mercedes E-Klasse Autos auf den Deckel und 35 auf die gesammte Kammer.

Bist du dir sicher, das 5mm mit Balsaholzversteifung das aushalten?

Mein Kuppelelement hat 5-7mm dicke, und wenn ich mich draufstelle merke ich schon wie es nachgibt.

Ich habe mal eine Vakuum Kammer mit ca. 800x800x800mm aus 3mm Aluplatten gebaut. Das sind ca. 6,4 tonnen Belastung pro seitenwand.
Das ding war mit schrauben nicht dicht zu bekommen, weil sich alles immer wieder komplett verzogen hat. Erst als alles verschweißt wurde, bekamen wir sie dicht. Wir machten dann nen Test mit ner Messuhr. es war erstaunlich wie sich die seitenwände nach Innen bogen.

Ich glaube 5mm sind zu wenig. Es mag sein das die Kammer das Aushält, aber du wirst sie an den Flanschflächen niemals dicht bekommen, weil sich die Kammer bei Evakuieren ziemlich verformen wird.

Gruß Jogi

Also jetzt nicht falsch verstehen.

Ich habe es noch nie getestet, was ein 5mm CFK Laminat aushält, aber ich kenne mich aus beruflichen gründen damit aus. Bin selbständiger Modellbauer Meister, und habe mit Laminate zu tun. Daher weiß ich, wie Instabil ein 5mm Laminat ist.

Aber ich kann mich auch täuschen und lass mich überraschen.

Gruß Jogi

Jogi,
eine Kugel mit 1,80 m Durchmesser hätte ~10 qm Oberfläche. Kai kommt in seiner Zeichnung auf eine Gesamtfläche von ~6,4 qm. Die Kräfte, die ein Vakuum ausübt, entstehen durch die Druckdifferenz <i>p</i> zur Atmosphäre (vereinfachend 1 Bar = 1 E+5 Pa). Die resultierende Kraft <i>F</i> auf die Gesamtkammer ist <i>A*p</i>, bei 6,4 qm somit 640.000 Newton.

Ich bin kein Statiker und weiß nicht, wie die das im Rahmen der Festigkeitslehre angehen.

Meine Überlegung: Aus Symmetriegründen betrachte ich jetzt eine Halbschale. Am Schalenrand tritt demnach eine Kraft von 320 kN auf. (Eigentlich weniger, da hier nur der Kreisquerschnitt zählt. Die Kraft ist ja verktoriell und man braucht nur die Projektion davon.) Der Schalenrand ist 5 mm dick und hat einen Umfang von ~1,70 (siehe Kais Zeichnung), somit eine Fläche von ~0,027 qm. Der Druck, der dort auf das Material wirkt beträgt somit ~12 MPa je qm. Also eine Kraft von 12 N je Quadratmillimeter. Dies entspricht einer Masse von 1,2 kg je qmm. Ich vergleiche das mal mit einer Angelleine, die ein mehrfaches als Zuglast verträgt, oder einem Stahlnagel, der ein vielfaches verträgt.

Das Problem ist m.E. eher die Verformung, wenn die Kräfte nicht mehr uniform auf die Schale einwirken.

Ich hoffe, dass meine Überlegung jetzt nicht Unsinn ist und ich mich nicht verrechnet habe.

Hier mal ein Video, wie ein Güterwagon der Bahn implodiert:

Hi Kalle,

ja, sag ich doch, 640000 Newton sind 64 Tonnen.

Deine 1,2kg je qmm also 120kg je 1 qcm sehe ich jetzt nur für einen eingespanntes Stück mit 5mm dicke und 1 qcm Größe als nicht tragisch, das hält das Material locker aus. Da habe ich gar keine bedenken, aber als Kuppel mit 1,350m Durchmesser schaut das anders aus.

Du must immer die Fläche in Bezug zur Dicke mit einkalkulieren.

Wie gesagt es kann sein das es das Laminat aushält, was aber dann schon an der absoluten Obergrenze wäre, aber die Verformung ist das Hauptproblem. Da bekommst keine Flanschflächen dicht.

Ich glaube die Kammer zieht es zusammen und reißt dann irgendwo.

Gruß Jogi

Hallo allerseits,

Jetzt gehe ich mal davon aus, dass Kai sich die Sache sehr genau überlegt und auch vernünftig durchgerechnet hat.

Rippen zur Erhöhung der Beulsteifigkeit sind einerseits eine gute Sache, andererseits muss man wohl aufpassen, durch sie keine zusätzlichen Kraftspitzen im Material zu erzeugen.
Bedenkenswert wäre für mich bei der von Kai gewählten Konstruktion vor allem die Tatsache, dass im kalottenseitigen Flanschring starke Zugkräfte auftreten, während auf der Zylinderseite Druckkräfte wirken (die aber weitgehend von der Zylinderwand abgefangen werden). Wie ich das sehe, hat Kai da aber den Faserverlauf genau in die Kraftrichtung ausgerichtet. Ob und wie das Dichtungsmaterial mit Querkräften beaufschlagt wird und ob sich das bemerkbar macht, wird sicher die Praxis zeigen.

(==&gt;)Jogi: Welche Form hatte denn die von euch gebaute Alukammer? Wie waren da die Flanschflächen angeordnet?

Gruß,
Martin

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: MartinB</i>
<br />Hallo allerseits,

Jetzt gehe ich mal davon aus, dass Kai sich die Sache sehr genau überlegt und auch vernünftig durchgerechnet hat.

Rippen zur Erhöhung der Beulsteifigkeit sind einerseits eine gute Sache, andererseits muss man wohl aufpassen, durch sie keine zusätzlichen Kraftspitzen im Material zu erzeugen.
Bedenkenswert wäre für mich bei der von Kai gewählten Konstruktion vor allem die Tatsache, dass im kalottenseitigen Flanschring starke Zugkräfte auftreten, während auf der Zylinderseite Druckkräfte wirken (die aber weitgehend von der Zylinderwand abgefangen werden). Wie ich das sehe, hat Kai da aber den Faserverlauf genau in die Kraftrichtung ausgerichtet. Ob und wie das Dichtungsmaterial mit Querkräften beaufschlagt wird und ob sich das bemerkbar macht, wird sicher die Praxis zeigen.

(==&gt;)Jogi: Welche Form hatte denn die von euch gebaute Alukammer? Wie waren da die Flanschflächen angeordnet?

Gruß,
Martin

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hallo Martin,

die Kammer war ein Würfel, mit 800x800x800mm.

Es waren einfach verschraubte Aluplatten, mit Silikon auf den Stoß Flächen abgedichtet. Schrauben hatten wir glaube ich 5-6 M 12 pro Stoßkante.

Die ´Wandung war allerdings nicht 30mm wie oben geschrieben, sondern nur 25mm.

Wie schon geschrieben, sie war erst dicht, als wir sie verschweißten.

Als ich eine Messuhr an eine Wand gehalten habe, konnte ich damals fast 1mm Verbiegung bei max. Vakuum feststellen.

Hatte es ja schon oben erwähnt, ich bin Praktiker, und mir kommt das zu dünn vor. Er wird das nicht dicht bekommen. Aber ich kann mich auch täuschen, was Kai zu wünschen wäre. Ich drück ihm die Daumen, auch aus dem Grund weil ich mir immer noch eine Entsprechend große Kammer bauen will, um Vakuum Guss zu betreiben. Also Blasenfreie Kunststoffabgüsse herzustellen. Da kann ich dann die Idee und Erfahrungen von Kai übernehmen.

Gruß Jogi

Hallo Jogi,

Also ein Würfel ist nahezu die ungünstigste Form für eine Vakuumkammer, das halte ich schon fast für eine Schnapsidee!
Plane Flächen eines Würfels können gar nicht anders als sich durchzubiegen, wenn flächiger Druck von außen draufkommt. Dass das nicht so einfach dicht zu kriegen ist, kann ich mir vorstellen.

Bei Kais Kammer treten innerhalb der nach außen gewölbten Flächen ganz überwiegend Druckkräfte parallel zur Oberfläche auf.
Einzige größere Ausnahme sind die Zugkräfte in den Flanschen der Kalotten, weil das keine kompletten Halbschalen sind. Da liegen aber Kohlerovings mit einigen Quadratzentimetern Querschnitt drin. Die reißen sicher nicht durch, das hat Kai ganz bestimmt ordentlich gerechnet und gebaut.

Gruß,
Martin

Hallo Martin,

Das stimmt schon, die Kugelform ist die Beste hierfür und eine rechteckige Bauform die ungünstigste. Eine Kugel ist aber auch am schwersten herzustellen. Es war einfach ein Versuch damals.

Daher mache ich mit auch am ehesten bei dem Mittelzylinder sorgen.

Warten wir es ab. Erfahrung macht klug. Ich lasse mich gerne vom Gegenteil überzeugen. [;)][:D]

Gruß Jogi

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Jogi</i>
<br />
Das stimmt schon, die Kugelform ist die Beste hierfür ...

Warten wir es ab. Erfahrung macht klug. Ich lasse mich gerne vom Gegenteil überzeugen. [;)][:D]
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ich würde empfehlen, das Evakuieren "unter Sicherheit", also aus
der Ferne ferngesteuert vorzunehmen. Falls es eine Implosion gibt,
wären herumfliegende scharfkantige CFK-Teile evtl. sehr gefährlich.
Falls mal etwas schiefgeht, ist das sicherer.
Die Dinger wirken z.T. messerscharf, wenn das Epoxidharz voll
durchgehärtet ist.

Vom Standpunkt der Sicherheit im Falle einer Implosion wird schon
eine flache Bauform empfohlen, was aber für eine Kammer zum Aufdampfen kaum in Frage kommen wird. In einer flachen Kammer werden
Splitter nicht so lange und stark beschleunigt.

Was die Bearbeitung von CFK-Teilen angeht, so kann ich auch nur zustimmen und Vorsicht und eine hervorragende Staubfiltermaske empfehlen, denn der Staub beim Schleifen ist eingeatmet furchtbar.

Hallo zusammen...

Also was soll ich sagen?

Ich gucke jeden Tag ob der Neuigkeiten in dieser Dokumentation - auf die Idee das Kai sich das nicht ganz genau ausgerechnet hätte was er tut und wie er das tut was er da tut, auf DAS wäre ich noch nicht einmal ansatzweise gekommen...[:D][:D][:D]

Also: keep on running, Kai![:)][:)]
lg
Winni, der schlürfend an der Kaffeetasse hängend sich schon auf das Hammerendergebnis freut.