o výrobě polomakety motoru Oberusel

Na základě zkušeností s výrobou motoru Mercedes DIII (viz RC revue 05/10), mi v hlavě
hlodala myšlenka výroby polomakety dalšího z leteckých motorů první světové války a to
sice devíti válcového hvězdicového rotačního motoru, který se používal ve velké části letadel
tehdejší doby, na německé straně pod označením Oberursel a na straně dohody pod značením
Le Rhone. Tyto dva motory byli velmi podobné konstrukce a lišili se pouze v určitých
detailech.
Mým záměrem bylo vybavit touto polomaketou motoru svůj model Fokker DVIII, který znáte
z vystoupení Great War Flying cirkusu a také sním vybavit nový model Fokker EIII mého
bratra, který se se svým fokkerem ke skupině připojí v letošním roce. Také jsem si pohrával
s myšlenkou osadit s tímto motorem i model Sopwith Pup mého otce, létajícího ve skupině na
straně dohody. Zadáni bylo tedy jasné .Vyrobit polomaketu, která bude vypadat jako motor a
bude použitelný do všech třech našich modelů,které ve svém skutečném provedení měli
motory odlišné (EIII – Oberursel UR I, DVIII Oberursel UR II, Pup – Gnome Le Rhone)
Začal jsem tedy sháněním podkladů. V této fázi jsem se obrátil na své ověřené zdroje, Láďu
Siberu a Pavla Königa. Ti mne obratem zaplavili hromadou fotek,výkresů a dalších
podrobností pro všechny tři typy motoru.Jen samotné prostudování podkladů zabralo několik
večerů.Podklady jsem měl tedy nastudované a pustil jsem do prvního kroku,jak je již u mě
zvykem, zpracování 3D dat.Při kreslení jsem narazil na několik nejasností které jsem řešil
čerpáním detailů jak z podkladů k UR I,URII tak k Le rhone,hodně detailů mi také vyjasnila
3D data od Vaška Sádlal, který vyrábí 100% maketu Oberrurselu URII. Jeho data ale nebyla
pro mnou zamýšlenou technologii a také kvůli rozměrům použitelná. Na závěr tak tedy vznikl
jakýsi kompromis mezi všemi těmito třemi motory což mé nemaketářské „srdce“ vůbec
netrápilo a i tak jsem přesvědčen že jen velmi malé procento modelářské veřejnosti dokáže
tyto detaily rozeznat. Mým původním
záměrem bylo zhotovit tuto
polomaketu stejnou technologíí jako
Mercedes DIII tedy, odléváním do
pevných zúkosovaných forem.Již při
kreslení mi ale bylo jasné že chladící
žebra válců a hlavy válce , která mají
v maketovém zmenšení tloušťku
pouhých 0,3mm se mi nepodaří
z pevných forem bez poškození
vytáhnout Stejně tak forma karteru
by musela mít více než 10 volných
částí což by bylo na výrobu formy
velmi nákladné a navíc s ne úplně
jistým výsledkem. Hledal jsem tedy
náhradní řešení.Volba padla na
použití silikonových forem.Začal
jsem tedy na internetu hledat nějaké zkušenosti s touto technologíí a bohužel informací
s odléváním velmi členitých věcí je pramálo a ten kdo tyto zkušenosti má je zas jen tak
neprozradí.No nic prošlápnu si tedy vlastní cestičku řekl jsem si, a přemodeloval 3D data pro
použití silikonových forem. Odstranil jsem z 3D dat některé úkosy karter jsem namodeloval
znovu a tloušťku žeber zesílil na 0,6mm až 0,8mm a z válců odstranil plochu pro svíčku tak
aby bylo možné použít polovinu válce jako přední i zadní část.
Nakreslen byl tedy karter, polovina válce, hlava válce,ložiskový domek,vačka a sací potrubí,
to mělo být dle originálu zahnuto ve dvou rovinách,zde jsem si ale malinko pomohl a sací
potrubí zjednodušil ohybem pouze v jedné rovině..Záměrně jsem zvolil válec dělený na dvě
poloviny z toho důvodu že se přeci jen polomaketa motoru musí zastavět na funkční motor
v letadle což je samozřejmě limitováno prostorem a i přesto že by se dali válce odlévat
v jednom kuse následně by stejně muselo dojít k odbroušení poloviny válce kvůli
zástavbě.Další výhodou je také to že v horní polovině motoru který je schován pod
motorovým krytem mohou být osazeny pouze poloviny válců které plně dostačí pro imitaci
motoru a v případě Fokkerů mohou být pouze spodní 3-4válce udělány jako plné spojením
dvou polovin. Data byla tedy hotová a měla přijít řada na výrobu kopyt. Zde jsem částečně
využil svých profesních zkušeností a zvolil mezi modeláři ne příliš rozšířenou metodu výroby
Rapid prototyping.
O této technologii výroby se často říká že je velmi drahá, ale
při výrobě takto členitých výrobků se cena již vyrovná
třískovému CNC obrábění. Oslovil jsem tedy firmu
Jihomoravská armaturka spol. s r.o. Hodonín, která
disponuje Strojem Objet Eden 500V fungujícím na principu
technologie PolyJet,jenž je schopen nanášet vrstvy o
tloušťce 16ti mikronů čímž je tedy dána i jeho přesnost a
jedná se tak o jeden z nejpřesnějších strojů
Rapidprototyping. Technologie polyjet je založena na
principu nanášení tenkých vrstev polymerového materiálu na sebe a jejich následného
vytvrzení pomocí dvojice UV lamp. Tiskárna má osm tiskových hlav a každá hlava je
opatřena 92 tryskami přes které je materiál nanášen na modelovou desku.O nanášení
modelového materiálu se starají 4hlavy a zbylé 4hlavy nanáší podpůrný materiál, který je
umísťován do míst která jsou pod sebe
Tento podpůrný materiál je následně
z modelu umyt pomocí vodního
paprsku.Celý proces tisku tedy potom
vypadá tak , že software tiskárny rozdělí
dodaná 3D data na x vrstev v tloušťce
16mikronů. Tiskové hlavy pak tento obrys
nanesou na modelovou desku (podobně
jako inkoustová tiskárna), zarovnávací
váleček zarovná vrstvu (kapičky)
materiálu do tloušťky 16mikronů a
následně dvojice UV lamp nanesenou
vrstvu vytvrdí. Takto jsou postupně za
pojíždění pracovního stolu směrem dolů, nanášeny všechny vrstvy až do úplného postavení
celé stavby. Při troše zkušeností a třeba i za cenu rozdělení modelu na více dílů se dá model
na modelovou desku umístit tak aby spotřeba podpůrného materiálu byla minimální což
samozřejmě snižuje náklady jak na materiál tak na hodinovou práci stroje. Pracovní prostor
stroje EDEN Objet 500V je 500x400x200mm což ovšem není limitující, modely které
přesahují pracovní rozměry stroje se dají po namodelování příslušných zámků rozdělit a po
vytištění na zámky složit a slepit běžným sekundovým lepidlem. Stroj může využít širokou
škálu materiálu které se liší především mechanickými vlastnostmi a kromě pevných materiálů
dokáže stroj pracovat také s materiály pružnými pryžovými, které je možno využít např. jako
prototypy těsnění čímž se při návrhu dá ušetřit za výrobu složitých forem pro vstřikování
pryže. Důležitou informací pro mě také bylo že díly odolávají působení Benzínu a nafty, takže
i přímé použití dílců z 3D tiskárny je vhodné i pro motorové prostory našich modelů. Ve
firmě byli velmi ochotní vyhovět mým požadavkům a po doručení 3D dat, byla na druhý den
vytištěná kopyta připravena k vyzvednutí. Přesnost i kvalita povrchu byly vynikající a zrovna
připravená k zaformování. Stavba mnou nakreslených dílů trvala necelých 6hodin což je
nespornou výhodou proti třískovému obrábění. Kopyta byla tedy připravena k zaformování a
nezbývalo než zvolit vhodný silikonový materiál pro výrobu formy. Zkontaktoval jsem se
opět s Firmou Transtech Tooling (www.tooling.cz) od nichž objednávám licí materiál G26, a
konzultoval s nimi výběr materiálu. Byl mi doporučen Elastosil M 4600.
Tento materiál je určen přímo pro výrobu
forem s vysokým počtem detailů a jeho
výhodou je že je částečně průhledný a tak je
možné při následném odlévání kontrolovat
zatékání licí pryskyřice do formy. Objednal
jsem tedy nejmenší možné Balení 1kg a
k tomu příslušné množství tvrdidla. Míchací
poměr je 10:1.Začal jsem s výrobou formy
pro hlavu válce. Do dřevěné desky jsem
vykružovacím (trepanačním) vrtákem vyvrtal
otvor o průměru o cca 5mm větším než je
průměr válce. Samotné kopyto válce za
pomoci sekundového lepidla přilepil rovnou
stranou na ocelovou desku, čímž byl také dám budoucí licí otvor, poté stejným způsobem
přilepil destičku s vyvrtaným otvorem,která tvořila hrazení formy, rozmíchal silikonovou
hmotu a takto připravené kopyto s hrazením zalil. Kopyto nebylo třeba separovat díky samo
separačním vlastnostem silikonu. Doba vytvrzení u tohoto materiálu je 24h. Dá se ovšem
výrazně zkrátit nahřátím na vyšší teplotu. Druhého dne jsem jednoduchým propružením
ztuhlého silikonu vyloupnul kopyto z formy a následovalo velké zklamání. Silikonový
materiál M 4600 nedokázal dostatečně okopírovat detaily žebrování hlavy, nezatekl do všech
koutů a navíc z formy nestihnul odejít všechen vzduch a tak byl povrch formy poškozen i
bublinami a tak celá „forma“ putovala do koše. Provedl jsem ještě další pokus s polovinou
válce,bohužel se stejným
výsledkem.Konzultoval jsem svůj problém
s dodavatelem materiálu a bylo mi
doporučeno vyzkoušení materiálu
Elastosil M 4512, opět tedy další
objednávka 1kg materiálu a další pokusy.
Opět jsem zkusil začít hlavou válce.
Stejným postupem jako jsem popisoval
výše jsem připravil vše k zalítí silikonem.
Elastosil M4512 je bílé barvy čímž se
ztrácí výhoda sledování lití jako u M4600,
ale jeho výhodou je výrazně kratší doba
vytvrzení a to 4-6 hodin podle množství
tvrdidla a navíc Tvrdidlem lze zvyšovat odolnost na licí materiály. Standartní poměr je
přimíchávat tvrdidlo v 5% hmotnosti silikonu. Již při míchání mě překvapilo že proti M4600
z materiálu M4512 uniká velké množství bublin. a také po zalití kopyta v hrazení bylo vidět
jak během několika minut pronikají bublinky na povrch formy a po jejich prasknutí se povrch
zaceluje. Po vytvrzení jsem opět jednoduchým prohnutím silikonu vyloupnul kopyto z formy
a výsledek byl tentokráte dokonalý,přesně tak jak jsem si představoval.Nedalo mi to abych
hned nevyzkoušel odlít do této formy první kus rozmíchal jsem tedy Licí Biresin G26 A+B
1:1 bez zahušťovadla (viz RCR 05/10) bez zahušťovadlo proto že jsem měl obavu a zaběhnutí
zahuštěného materiálu do 0,6mm žeber, tato myšlenka se mi později potvrdila.
Nalil jsem licí epoxid do
silikonové formy po cca
15minutovém vytvrzení licí
pryskyřice jsem
jednoduchým obrácením
silikonové formy naruby
vyloupnul z formy první kus
a dokonce bez vad.
Silikonová forma se dá díky
pružnosti materiálu bez
problému opakovaně obrátit
aniž by došlo k poškození ,
otázkou je kolik „cyklů“
vydrží. Nachystal jsem tedy
provizorní hrazení pro
poloviny válců, válce přilepil
opět na ocelovou desku a do
hrazení zalil silikonem, je důležité dodržet technologický postup lití jedním licím místem tak
aby materiál před sebou hnal vzduch a druhým koncem jej vyháněl z formy.Po vytvrzení a
demontáži hrazení byli také formy na poloviny válců hotové.Pro kompletní výrobu polovin
válců ale ještě zbývalo zhotovit vylehčení
zadní strany z důvodu úspory materiálu i
hmotnosti. Toto jsem vybrousil s potřebnými
úkosy směrem k dělící rovině z tvrdého
bukového dřeva. Silikonové formy válců
jsem opět vložil zpět do hrazení, které
zajišťuje že formy a následné odlitky z nich
nebudou zkrouceny, na předem svrtané
kolíky, přiložil k hrazení dřevěné vylehčení a
nalil do připravených forem Biresin G26 opět
bez zahušťovadla. Licí pryskyřice bez
problémů zaběhla i do tenkých 0,6 mm žeber
a bez problémů tak okopírovala i takto
členitou formu.Slepil jsem si tedy sekundovým lepidlem dvě poloviny válce k sobě na ně
přilepil hlavu a musím říct že výsledek byl pro mne více než uspokojivý. Poté jsem kvůli
stavbě křídel na nově připravovaný Fokker DVII o rozp. 3200mm musel tyto pokusy o
výrobu polomakety motoru na čas odložit. Když jsem se opět k práci vrátil čekalo na mne
zaformování vačky,ložiskového domku,karteru a sacího potrubí. Při zaformování ložiskového
domku stejným způsobem do hrazení jsem si po vyjmutí silikonové formy a následného
pokusu o vytažení kopyta které bylo zalito „pod sebe“ ověřil že pružnost silikonu není
nekonečná a malou formu jsem roztrhl. Při dalším pokusu jsem tedy pro vyjmutí kopyta
zhotovil nožem do silikonu řez který tvořil částečnou dělící rovinu a po rozevření formy se již
dal dílec bez problémů ze silikonu vyjmout. Zaformování vačky již pak bylo jednoduchou
záležitostí a prakticky by se vačka dala zaformovat i do pevné formy. Nejnáročnější dílec mne
ale teprve čekal. Karter, který měl po obvodu devět zapuštění pro osazení válců ve mně budil
respekt, zda jej vůbec ze silikonové formy půjde vytáhnout. Připravil jsem tedy hrazení
z novodurové roury do níž jsem vložil kopyto, které bylo opět spolu s hrazením přilepeno
k ocelové desce a celý karter zalil silikonem.Nemilé bylo moje zjištění že zbývající silikon
který jsem doma měl, nebude stačit pro zalití 140mm vysokého karteru a tak mi vyšlo zalít jej
jen ze ¾. I z toho ale se mi naskytlo další poučení. Po objednání dalšího materiálu jsem zjistil
že i přes samoseprační vlastnosti vůči ostatním materiálu se dokázal nově přilitý silikon bez
problému spojit s již „starou“vytvrzenou vrstvou.
Pro vyjmutí kopyta z vytvrzené formy jsem
opět nožem zhotovil částečnou dělící rovinu
a kopyto karteru bezproblémů
vyjmul.Zbývalo tedy ještě zhotovit vylehčení
karteru které jsem na soustruhu vytočil
z tvrdého dřeva. Silikonovou formu jsem
vložil zpět do hrazení z novodurové roury
nasadil vylehčení a opět pryskyřicí G26 odlil
první kus karteru.Po vyjmutí prvního dílce
jsem zjistil že zřejmě díky velkému objemu
nestačil všechen vzduch odejít a tak se na
povrchu odlitku objevilo pár nepatrných
bublinek. Řešením by bylo asi vakuování po
odlití do formy, v mém případě to ale zpravila trocha tmelu.Nezbývalo tedy než odlít
chybějící počet dílů tedy 18 polovin válců 9 ložiskových domků 9 vaček a 9 sacích potrubí.
Protože se ale chystáme polomaketu motoru osadit do modelu EIII nakonec jsem použil jen
pracovní variantu Fokker, tedy spodní 4 válce jsou plné osazeny sacím potrubím vačkami
ložiskovým domkem a zdvihátky ventilů. Zbývající počet válců jsou pouze přední
poloviny(masky) osazeny hlavami válců. Nyní
je tedy motor hotov a bude následovat osazení
do modelu kde se bude muset ještě částečne
ubrousit kvůli funkčnímu motoru již
zabudovaném v modelu.
Opět jsem si tak ověřil novou technologii a že to
jde i v amatérských domácích podmínkách a
díky formám jsem opět schopen v krátkém čase
vyrobit několik dalších kusů pro sebe a své
kamarády.
Kvalitu a věrnost provedení polomakety
motoru, budeme opět moci posoudit na
některém z vystoupení Great War Flying
Cirkusu, kde bude tento prototyp výše popsaného motoru zdobit motorový prostor Modelu
Fokker EIII mého bratra.
Vzhledem k tomu že mě práce se silikony docela nadchla zkouším momentálně „objevit“ pro
mě zatím neznámou technologii výroby tzv. Slupkových resp. svlékacích forem za jejichž
pomoci bych rád připravil polomakety kulometů Spandau 1:3 pro sebe a své kolegy.
Iren von Göding
www.modellshow.cz