Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

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Gufnu
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Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

Beitrag von Gufnu » 01.06.2017, 17:04

Moin moin,

Ich glaube ich hab mich noch nicht vorgestellt und verzichte mal auf einen separates Thema. Weil so interessant bin ich nicht.

Also, ich habe nichts im handwerklichen gelernt, habe keine wirkliche Erfahrung mit WZM und auch von CAD/CAM/NC habe ich nicht den aller blassesten Dunst.
Aber ich lerne recht schnell, bin ganz gut in Theorie und brauche generell ne steile Lernkurve.

Ich hab in den letzten zwei Monaten langsam begonnen mich langsam in das Thema einzuarbeiten. Und auch wenn es wohl auf einen Kauf hinausläuft lässt mich eine Konstruktionsmöglichkeit nicht los.

Die Idee sieht grob skizziert wie folgt aus:
Ich würde mir gerne dünne Stahlbleche (2-5mm, an bestimmten Stellen gedoppelt um genug Fleisch zu haben.) Laser/Wasserstrahl schneiden und dann zu Halbschalen bzw. Profilen kanten/biegen lassen
Die Halbschalen o. Profile sollten wenn möglich mit Schlitzen versehen sein um innenverstrebungen mit entsprechenden fortsätzen in die Halbschale einstecken zu können. Die Schlitze/Löcher kämen natürlich schon beim schneiden in die Bleche.
Ich hoffe man kann mir soweit folgen.

Also im Grunde als Maschinenbett zwei aus Blech gekanntete halbschalen, Verstrebungen in die erste einstecken, Anker u. Gewindeeinsätze einbringen, die zweite Halbschale aufstecken, verschweißen, glühen, fräsen, evtl. schleifen, mit Mineralguss füllen und Löcher verschließen.
Eventuell kann man sich das Schweißen und Glühen bis auf ein paar wenige punktschweissungen sogar sparen, erst recht wenn die Verstrebungen/Anker formschlüssig eingesetzt wären. Ich hab mal den Epufill Hersteller angeschrieben was er dazu sagt. Deren Service soll echt gut sein.
Evtl. kann man den Mantel auch von unten offen lassen, also nur eine gefüllte 3/4 Schale.
Andererseits würde man dann wohl einen guten Teil der Stabilität eines geschlossenen Mantels opfern.
Ähnlich dann auch die Brückenkonstruktion, ob in einem oder in mehreren Teilen, soweit bin ich natürlich noch nicht.

Ich war sehr überrascht als ich entdeckt habe, dass die Verbundbauweise im professionellen WZM Bau gängige Praxis ist, besonders für Sondermaschinen, Prototypen, andere Einzelstücke/Kleinserien und eben auch im highest end Bereich.
Das funktioniert scheinbar ausgezeichnet und verbindet die Vorteile beider Materialien sehr gut.

Natürlich haben reine Mg oder Stahlkonstruktionen auch ihre Vorteile, aber in meiner Situation überwiegen denke ich die Vorteile einer Verbundkonstruktion.
Vor allem das günstige schneiden u. kanten der Bleche, der günstige Mineralguss und die geringen Anforderungen an die Werkstattausstattung kommen mir da in den Sinn. Ich hätte auch keine Ahnung wie ich hohes Gewicht mit Profilen erreichen sollte ohne das sich große Probleme einstellen.

Ja, also das ist grob die Idee.
Ich denke das könnte gut funktionieren, aber bevor ich wirklich zeit investiere frage ich lieber mal nach ob ich irgendwas wichtiges übersehen habe.
Mich würde interessieren was euch dazu einfällt, generell oder im Detail. Für richtig blöde Fehler ist mir so ein Projekt zu teuer und aufwändig auch wenn vieles außer Haus geschieht.

Danke und Gruß,
Ellard

django013
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Re: Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

Beitrag von django013 » 02.06.2017, 05:23

Moin moin,
Ich war sehr überrascht als ich entdeckt habe, dass die Verbundbauweise im professionellen WZM Bau gängige Praxis ist, besonders für Sondermaschinen, Prototypen, andere Einzelstücke/Kleinserien und eben auch im highest end Bereich.
Das funktioniert scheinbar ausgezeichnet und verbindet die Vorteile beider Materialien sehr gut.
Nun ja, Verbungbauweise ist absolut nix neues.
Nur - normalerweise macht man sich vorher Gedanken darüber, warum man welches Material wo brauchen könnte.

Den Schritt scheinst Du übersprungen zu haben. Was bitteschön ist der Vorteil einer Blechhülle?
Hm - Stahl rostet, Beton nicht. Also warum willst Du Stahl als Hülle?

Schau Dir mal gelungene Beispiele von Verbundbauweise an. Stahl wird dort verbaut, wo man ihn braucht. Wozu braucht man Stahl? Richtig - um Schrauben rein zu drehen.
Bei Verschraubungen in Stahl gilt: Gewindelänge der Mutter min. 1x Durchmesser
also wenn Du M10 als Schraube verwenden willst, brauchst Du min. 10mm Wandstärke in Stahl.
Im Maschinenbau arbeitet man mit höheren Sicherheitsfaktoren (zumindest früher) von 4-10 was bedeuten würde, dass Dein Muttergewinde min. 40mm Länge haben sollte.
Wenn Du dazu das obige Video anschaust (letztes Drittel wo die Auflage überfäst wird) dann kommt dort das Verhältnis deutlich raus.

Auch wenn man keine Ahnung von nix hat, macht es Sinn, sich erstmal zu informieren und dann los zu legen ;)

Gruß Reinhard

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dsmaschinenbauteile
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Re: Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

Beitrag von dsmaschinenbauteile » 02.06.2017, 10:50

Bitte beachte auch, das wenn du einen Verbund von Stahl und Beton machst du ausdehnung hast. Mit UHPC als Beton kommst du dem Stahl schon sehr nahe, aber du musst trotzdem symmetrisch konstruieren sonst verziehst du dir die ganze Fräse bei Ausdehnung. Einfacher: Kauf dir ne FS4MG wenn du nicht den Aufwand von Konstruktion und Verformungsberechnunug machen willst.

KarlG
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Re: Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

Beitrag von KarlG » 02.06.2017, 11:20

priox3d hat geschrieben:Kauf dir ne FS4MG wenn du nicht den Aufwand von Konstruktion und Verformungsberechnunug machen willst.
Die FS4MG ist übrigens so eine "Verbundbauweise" Stahl/MG nach dem Prinzip der verlorenen Schalung...

django013
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Re: Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

Beitrag von django013 » 02.06.2017, 13:28

KarlG hat geschrieben:Die FS4MG ist übrigens so eine "Verbundbauweise" Stahl/MG nach dem Prinzip der verlorenen Schalung...
Hm, weißt Du mehr über die Maschine?
Aus den Informationen der Webseite könnte ich das jetzt nicht herleiten.

Gruß Reinhard

KarlG
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Re: Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

Beitrag von KarlG » 02.06.2017, 13:57

django013 hat geschrieben:Hm, weißt Du mehr über die Maschine?
Siehe hier: viewtopic.php?f=8&t=50&start=230#p5355

Gufnu
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Re: Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

Beitrag von Gufnu » 02.06.2017, 14:24

oin moin,

Na klasse, die ganze, lange Antwort hat sich *puff* in Luft aufgelöst.
Also in kürzer, knapper und schwerer zu verstehen...
Da kamen ja noch ein paar Antworten hinterher, also alles der Reihe nach.

Django:
Das Projekt kenne ich schon, ist leider seit zwei jahren oder so Stillstand.
Auch sind eingelegte Stahlleisten, gewindebuchsen etc. keine Verbundbauweise in dem Sinne. Auch der Materialmix nicht.
Ich habe mir selbstverständlich weitaus mehr Gedanken gemacht, als im Eingangspost stehen.
Das war wie gesagt eine grobe Beschreibung der Idee, eine exakte Planung steht noch aus.
Und ich habe mir alles was ich über solche Konstruktionen finden konnte zu Gemüte geführt. Ist nur sehr wenig im Deutsch/englisch sprachigen Bereich und durchs studieren von Bildern wird man auch nicht immer schlauer.
Die Fachartikel helfen bei einem Amateurprojekt auch nur sehr bedingt weil die meisten Vorgehensweisen etc., zumindest für mich, unmöglich umzusetzen sind.
Wenn du interessante Quellen hast, dann immer her damit! Würde mich sehr freuen!
Allerdings bezweifle ich das etwas dabei wäre das ich nicht schon kenne.

Das man Anker, dopplung oder noch mehr fleisch und Gewinde/Vollmaterialeinsätze etc. braucht ist ja vollkommen selbstverständlich, habe ich auch erwähnt, so verkalkt bin ich nun noch nicht.
Aber wenn ich meine gesamten Gedanken zu dem Thema niederschreibe ist das Wochenende um und ich muss gerade auf nem Smartphone schreiben was meine Lust lange Texte zu tippen nicht gerade steigert.

Naja, der Sinn eines Mantels aus zugfestem Material mit höherem E-modul als der Grundwerkstoff:
Das nennt man meist einen Zuggurt.
Einen Zuggurt bei einem Material arg beschränkter Zugfestigkeit vorzusehen vereinfacht sehr oft so einiges bei der Konstruktion.
Würden zb. in Mineralguss ausgeprägte Spannungsspitzen durch Zugbelastung auftreten, hätte man quasi eine Sollbruchstelle da das Material nur ungefähr die Zugfestigkeit der Epoxidmatrix erreichen kann. Auch ist bei hohen Zugbelastungen die Dauerfestigkeit sicher nicht der Oberknaller.
MG dürfte in vieler Hinsicht recht genau andersherum wie faserverbundwerkstoffe funktionieren, da kann nur schwer mehr als die Druckfestigkeit der Matrix erreicht werden.
Und bei dem geringen Epox Anteil würde ich sogar eine Zugfestigkeit unter der Festigkeit des Epox vermuten. Oft wird die nichtmal angegeben, weil sie so gering ist.
Mit einer Lage Stahl gibt es hingegen erst ein Problem wenn die Zugfestigkeit des Zuggurtes überschritten wird, was ich in diesem Fall für sehr unwahrscheinlich bis unmöglich halte, oder aber auf der anderen Seite Stahl und/oder MG dem Druck nachgeben, was ich auch für nahezu ausgeschlossen halte.
Auch bringt ein steifer Zuggurt mit höherem E-modul als der Grundwerkstoff an der Stelle maximaler statischer Dicke so gut wie immer einen Gewinn an Steifigkeit.
So gut wie immer in sehr signifikantem Maße.
Und auch die Druckfestigkeit von stahl ist nicht zu verachten und gut flächig verklebt kann er sie auch ausspielen.
Ich bringe zb. mit wenigen Gramm Glas- o. Kohlefaser im Zuggurt einen 8mm Schaumstoffkern auf eine beachtliche steifigkeit und Tragfähigkeit. Das erreiche ich mit der hundertfachen Masse Schaum nichtmal im Traum.
Zugbelastung wird halt an der Oberfläche aufgenommen und das E-modul der Schale muss immer höher als das des Kerns sein, dann geht das.
Natürlich gibt es auch ne menge Ausnahmen etc.pp., aber ganz generell kann man das so ungefähr sagen.
Aber irgendwie vermute ich, dass das für dich eigentlich nichts neues ist.
Ob das jetzt die erhofften Vorteile in großem Umfang bringt, keine Ahnung...
Und ich habe mich falsch ausgedrückt, funktionell ist es weniger eine MG Maschine mit Blechmantel sondern mehr eine Stahl Maschine mit MG Kern.

Priox:
Von UHPC war doch nie die Rede,
es geht um Polymerbeton!
Auch wenn ich ehrlich gesagt kurz daran gedacht hatte. Der Ducrete Hersteller, glaube der bekannteste UHPC Hersteller in D, gibt allerdings an das man Stahlkonstruktionen mit Dufill, einer Mischung extra zum Füllen von solchen Konstrukten, problemlos füllen könnte.
Und naja, der Hersteller des Produktes das ich verwenden würde, Epufill von Rampf (Sp.?), gibt unmissverständlich an das keinerlei Bimetalleffekt auftritt da die wärmeausdehnung an Stahl angepasst ist. Das ist einer der wichtigsten Punkte bei dem Material. Ich denke darauf kann man durchaus vertrauen.
(Das Zeug gibt es wohl fertig zum anrühren im Eimer in 30L Gebinden. So grob um 2€/Kg.)
Außerdem, wenn man sich z.b. an den Maßen der FS3MG oder ähnlicher Maschinen grob orientiert, kann man sich eine Berechnung sicher sparen. Es geht ja nicht um das letzte bisschen Performance sondern erstmal nur um eine günstige, funktionierende Maschine für Alu und NE-Metalle um diese Vorgehensweise zu testen. Mit 2000W Chinaspindel, nicht für Stahl und Messerkopf...
Und auch die FS1MG war sicher schon brauchbar und weitaus weniger ausgefeilt als die Nachfolger. Ich glaube mit MG die Leistungsfähigkeit einer Aluprofilfräse zu überbieten ist kein großes Kunststück, auch ohne Berechnung.
Wie gesagt, ich glaube.
Es wird sich zeigen müssen. Halt die brute force Methode, konstruktive Mängel einfach mit Masse erschlagen.
Und jain, keine FS4MG sondern eine FS3MG steht immer noch hoch im Kurs und wird vermutlich auch angeschafft.
Aber das hat ja nicht viel miteinander zu tun ;)


Karl:
Das ist ja interessant!
Wie genau sieht das aus?
Verbleibt die Form, wie man sie in den Flyern sehen kann einfach auf dem Material?
Welche Seite der Maschine hat denn die Stahloberfläche, sicher oben/vorne?
Würde mich freuen wenn du da etwas näher drauf eingehen könntest, wenn du mehr dazu weißt.
Verlorene Schalung, hört sich genau nach dem an was ich vorhabe.

Ich hätte gerade noch ne konkrete Frage.
Wahrscheinlich, wenn sich die Kosten im Rahmen halten lassen, werde ich einfach nen versuch starten, mit Lineartechnik in den Maßen das sie dann später auf eine FS3MG passt.
Damit fällt das schonmal aus den Kosten raus.
Auch die anderen Anbauteile würden wiederverwendet wenn der Prototyp keine zufriedenstellende Leistung bringt.
Die Frage ist, was brauche ich um etwas Wasserstrahl schneiden und kanten zu lassen?
Ne Handzeichnung ist sicher nicht ideal, geht eventuell .svg, also Vektorgrafik, für's schneiden?
Und für's biegen ne bemaßte Skizze?
Dann könnte ich mal ne grobe Form planen und die Kosten abstecken, damit steht oder fällt dann alles.
Hätte jemand dafür ne gute Adresse?
Am liebsten um Hamburg rum, aber Versand ginge auch.
Mit Freecad kann ich bisher nur recht brauchbar komplexe formen mit Boolschen Operationen erzeugen. Das bringt mich ja hier nicht weiter. Extrudieren etc. klappt irgendwie noch nicht so wie ich's gerne hätte. Das Programm ist, für mich jedenfalls, leider wenig intuitiv.
Sonst könnte ich auch einfach mal visualisieren wie ich mir das vorstelle, das würde vieles erklären, aber ist leider nicht.


Ps.: Karl, dürfte ich fragen, was du ungefähr für die Lineartechnik und Spindeln etc. der FS4 bezahlt hast?
Für V2 und H Lineartechnik mit T5 Spindeln für die FS3 zahle ich bei Müller so um 2800€ (Netto. Und mittlerweile haben beide wohl nur noch C3 Spindeln im Angebot.) wenn ich nicht irre, das müsste ja bei CPC wesentlich günstiger gehen?!

Edit: Danke, da sieht man ja deutlich welche Flächen ne Stahllage haben. Dann ist die Oberseite quasi die Unterseite der Form die man im Flyer sieht. Ich frage mich allerdings wieso dann abgeformt und nicht einfach gefräst wird?!

Gruß,
Ellard

KarlG
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Re: Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

Beitrag von KarlG » 02.06.2017, 14:36

Gufnu hat geschrieben:Karl:
Das ist ja interessant!
Wie genau sieht das aus?
Verbleibt die Form, wie man sie in den Flyern sehen kann einfach auf dem Material?
Welche Seite der Maschine hat denn die Stahloberfläche, sicher oben/vorne?
Würde mich freuen wenn du da etwas näher drauf eingehen könntest, wenn du mehr dazu weißt.
Verlorene Schalung, hört sich genau nach dem an was ich vorhabe.
Wie genau sie das machen, weiss ich natürlich auch nicht. Vermutung:
1. "Grobform"
2. Vorgekantete Bleche einlegen und punkten (verlorene Schalung)
3. Füllen&rütteln mit MG
4. "Entformen" - Grobform bleibt, verlorene Schalung ergibt die Oberfläche vorne und oben und wird nachbearbeitet und lackiert.

Ist aber m.W. nur bei der FS4MG so und nicht bei der FS3MG

Gruss
Karl

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Re: Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

Beitrag von dsmaschinenbauteile » 02.06.2017, 15:03

Gufnu hat geschrieben:Ich glaube mit MG die Leistungsfähigkeit einer Aluprofilfräse zu überbieten ist kein großes Kunststück, auch ohne Berechnung. Wie gesagt, ich glaube. Es wird sich zeigen müssen. Halt die brute force Methode, konstruktive Mängel einfach mit Masse erschlagen.
Stimme dir da voll und ganz zu. Ich selbst habe keine Berechnungen beim Bau angestellt, obwohl ich die Möglichkeit habe eine FEM Analyse zu machen.
Habe ganz nach dem Schema "viel-bringt-viel" konstruiert, Beispiel ist meine Z-Achse, die Platte an der die Spindel befestigt ist ist eine 40mm Aluminiumplatte, da treten keinerlei merkenswerten Vibrationen oder Umformungen mehr auf.

Bin gespannt was du dir baust. Ich hatte UHPC angsprochen weil ich denke es ist eine gute alternative zum MG und wesentlich leichter zu verarbeiten als MG. Es ist komplett selbst verdichtend und man bekommt es wie du schon sagst in fertigen mengen zu kaufen.

Hatte auch mal mit der FS4MG geliebäugelt, aber die bekommt man nur in einer Größe die mir nicht reicht. Zudem ist es eine Fix verbundene Konstruktion, da kriege ich Probleme mit dem Transport wenn ich die Fräse mal umstellen muss. Deswegen habe ich nun wieder selbst Konstruiert und baue eine Stahlprofilfräse mit UHPC vergossen.

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Re: Ein etwas anderer Ansatz: Mineralguss im Blechmantel

Beitrag von Gufnu » 02.06.2017, 15:03

Das hab ich mir schon fast gedacht, beim genauen hinsehen kann man es auch erkennen.
Wenn man es weiß...
Dann sind die Funktionsflächen bei der FS4 gefräst/geschliffen und nicht abgeformt, oder?

Wasserstrahlschneiden, Kanten, schweißen und auch überfräsen hat sich mit etwas Glück gerade aus einer Hand ergeben.
Eventuell könnte man sogar dort direkt vergießen damit man nicht hin und her fahren muss um die teile endbearbeiten zu lassen.
Das wäre natürlich großartig, ich fahre nächste/ü.nächste Woche mal auf nen Schnack hin.
Wenn die Preise stimmt wird einfach was entworfen und "drauf los" gebaut.
Ein schlechteres Ergebnis als ne Chinafräse kann ich mir beim besten Willen nicht vorstellen.
Und für die Arbeiten die zuerst anstehen, einfache Plaste Teile, wird's sicher reichen!

Wenn sich was konkretes ergeben hat melde ich mich mal mit konkreten Fragen zurück. Vielleicht sogar mit rudimentärer CAD Skizze.

Edit:
Priox, das hört sich interessant an, gibt es dazu ein Thema hier?
Ich glaube das Epufill zeug ist auch leichter zu verarbeiten als die Standard Mischung, das ist zum selbst verarbeiten durch Laien gedacht.
Auch würde ich es per vakuum und laienhaften rütteltisch sicher halbwegs hinbekommen.
Hoffe ich...

Wie hast du den bei dir das Bimetall Problem gelöst oder mit einbezogen?

Gruß,
Ellard.

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