Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

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MiLe
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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#26

Beitrag von MiLe » 25.06.2017, 11:53

Ich konnte es natürlich nicht abwarten, habe die Härtung per Temperatur (40°) etwas beschleunigt und mal eine erste Messung gemacht.
Die ist ausdrücklich nicht endgültig sondern gibt nur eine erste Richtung an. Auch die Gewichte sind nicht perfekt, da aufgrund der kleinen Teilflächen eher zu viel Harz in den Laminaten ist und das Gewebe zum Teil noch übersteht - also wirklich nur ein allererster "sneak peek" ;)
Dabei ist noch zu beachten: Gewebe und Gelege sind nicht 1:1 vergleichbar! Bei Geweben liegen 50% des Materials in Test-Belastungsrichtung, bei den Quad-Gelegen nur 25%. Eine Boxenwand wird ja annähernd in alle Richtungen geich belastet, die schmalen Teststreifen nur in eine Richtung. Insofern schneiden Gewebe im Test relativ besser ab, als sie es bei eher quadratischen Platten mit mittiger Belastung tun würden. Die Werte in der Tabelle sind also keine 1:1 Anleitung/Materialempfehlung, sondern müssen nach Einsatzzweck interpretiert werden.

Insgesamt bin ich von den Sandwich-Aufbauten bisher eher enttäuscht - ich hoffe, dass weitere Härtung da nochmal deutlich etwas bringt.

Der Balsa-Kern ist vielversprechend, obwohl da ein normales 20 mm-Brett verwendet wurde. Als Kernmaterial eignen sich aber Balsa-Stirnholzplatten aufgrund der deutlichen höheren Druck- und Schubfestigkeit durch die Platte wesentlich besser. Auch wenn Balsa pro m³ schwerer ist, könnte das noch eine interessante Alternative sein.

Das 3D-Core PET115 Gramm 15 mm hat mich bisher erst mal enttäuscht: Entgegen den Papierdaten säuft das Material Harz wie irre und wird dadurch recht schwer, ohne in angemessenem Maß auch an Biegesteifigkeit zuzulegen. Laut Hersteller sollte man auf rund 3 kg/m² kommen - mit 2x 600 Gramm Glasgewebe. Halte ich bei der aufgeommenen Menge Harz für fast unmöglich.
Naja - immerhin ist es steifer als Pappel-Sperrholz und gleichzeitig auch deutlich leichter - insgesamt in der Relation doppelt so gut - soo schlimm ist es also nicht. Vielleicht hatte ich einfach zu viel von einem relativ dünnen Sandwich erwartet?

Wenn sich die Messwerte der Sandwichs durch weitere Härtung nicht noch deutlich verbessern, sehe ich 2 Zielrichtungen:
- Stirnholz-Balsa 15 mm + 300 Gramm Quadax-Carbon
- 3D-Core XPS30 15 mm, Microballoon-gefüllt + 300 Gramm Quadax-Carbon.
Durch die Mircoballoon-Füllung sollte sich die Gewichtszunahme der Wabenstruktur auf 1/3 reduzieren. Beim XPS mit 0,7 mm breiten Waben sollte das gehen, für die 0,2 mmWaben des PET wäre die Mischung nicht dünnflüssig genug gewesen.
Aus diesem Grund hatte ich von Anfang an auf die (vom Schaum her weichere) XPS-Variante gesetzt.

Bei vergleichbaren Messwerten Gewicht/Biegesteifigkeit würde ich am Ende aber wohl doch Balsa den Vorzug geben, weil
- billiger
- weniger Harzbedarf - nochmal billiger
- weniger Arbeitsaufwand
- besser zu bearbeiten
- Die Druckfestigkeit des Balsa-Stirnholz ist an jeder Stelle annähernd gleich, beim 3D-Core über der Wabenmitte geringer als über dem Wabenrand. Dadurch dürfte der laminierte Balsakern Punktbelastungen besser wegstecken und das Carbon sollte z.B. bei einem Hammerschlag nicht so schnell reissen/splittern. Ist ja für die Praxis auch ein nicht unwichtiger Faktor (think)
Liebe Grüße,
Michael

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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#27

Beitrag von MiLe » 25.06.2017, 11:58

Durch den Test mit Pappel-MPX mit und ohne Bracing ist mir erst klar geworden, wie viel ein geschickt ausgelegtes Bracing in Relation zur Gewichtszunahme bringt. :shock:

Auch wenn bei den Schaumgehäuse-Bauern bei talkbass überwiegend die Meinung vertreten wird, das wäre bei Sandwichs überlüssig: Die Relation Stabilität/Gewicht bei verstrebten Materialien ist einfach überzeugend. Ich sehe also so gar kein Argument, bracings nicht auch bei modernen Materialien einzusetzen. Auf Verstrebung zu verzichten heißt für mich (im Leichtbau), Stabilitätspotentiale zu verschenken, die ich gaaaaanz billig (Preis, Gewicht und Volumen) bekommen könnte.
Am Ende muss der statische Aufbau und die Materialien möglichst perfekt zusammenpassen. Wird einer der beiden Faktoren vernachläsigt, leiden Stabilität oder Gewicht oder beides.

Was mir da am Ende vorschwebt: Beleistung /belastungsgerecht laminiert mit UD-Carbon) aus dem Gehäusematerial ca. 40x10 mm, 2 Leisten/Wand. Dann noch diese Leisten über Carbonrohre gegenüberliegend verstrebt - da sollte sich dann auch bei Minmalgewicht nichts mehr bewegen ;)
Liebe Grüße,
Michael

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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#28

Beitrag von MiLe » 25.06.2017, 18:45

Wenn kein Balsa-Stirnholz im Haus ist, muss man sich halt welches bauen :?

Einen Rest Balsa-Balken in 50x30 mm hatte ich noch, also in 18 mm Scheiben gesägt und ein Balsa-Stirnholzbrett 500x50x15 mm daraus zurechtgeleimt, gesägt und gehobelt :)
Das Konstrukt ist über die Länge erschreckend biegeweich, viel weicher als ein normales Balsa-Brett mit Längsmaserung. Und das, obwohl es mit 72 Gramm (nur Holz) mehr als doppelt so schwer ist wie das Rohbrett mit Längsmaserung. Balsa hat anscheinend extreme Toleranzen. :shock:
Eine mittige Belastung mit nur 2,5 kg hätte das Teil wohl glatt durchbrechen lassen, aber als Kernmaterial im Sandwich soll ja nur dir Druckfestigkeit entscheidend sein - mal sehen, ob das so stimmt (think)

Danach das Stück wie die anderen vorher beidseitig mit 300 Gramm Quadraxial-Carbon laminiert - nun heisst es wieder abwarten und aushärten lassen. Testen wollte ich das ja mal zumindest, damit die Liste halbwegs vollständig ist.
Liebe Grüße,
Michael

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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#29

Beitrag von MiLe » 26.06.2017, 07:58

Update: Alle Prüfkörper wunden nun beschnitten, neu vermessen und gewogen.
Die Laminate scheinen nun weitgehend ausgehärtet ('n bissl was geht die Tage vielleicht noch), nur das Balsa-Hirn-Teststück läuft wegen zu kurzer Aushärtezeit noch ausser Konkurrenz.

Geordnet sind die Materialien nach ihrer Relation Gewicht/Durchbiegung bei 10 kg Last - vom schlechtesten Werkstoff (Pappel-Sperrholz) aufsteigend. Die größte Überraschung für mich ist bisher das CFK-Balsa-Sandwich. Es wiegt bei gleicher Durchbiegung nur 1/4 wie der "Industriestandard" Birkenmultiplex 18 mm :shock: Nicht auszudenken wie hart solche Wände werden, wenn man das mit einem sinnvollen leichten Bracing kombiniert.

Ich will mal versuchen, das Schwingungsverhalten akustisch auszumessen, ähnlich wie eine Raum-Nachhall-Messung. Vielleicht erfahren wir dann noch Interessantes über das, was die Materialien akustisch erwarten lassen (think)
Liebe Grüße,
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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#30

Beitrag von MiLe » 26.06.2017, 11:46

Wieder ein Stück weiter: Erste akustische Messungen der Proben liegen vor. Resonanzfrequenzen und Ausschwingzeiten sind recht gut zu bestimmen, beim Pegel ist das Problem ähnlich wie bei Gitarren und Pickups: Der Anschlag müsste immer gleich sein. Da muss ich mir noch was einfallen lassen (think)

Aktueller Stand der Tabelle:
So sieht eine Frequenzmessung aus:
Und so 2 verschiedene Ausschwing-Diagramme.
Rein mit den Ohren ist MPX laut aber kurz, am leisesten ist das 3D-Core und das klingt auch extrem gedämpft.
Der Balsa-Kern klingt akustisch lange nach, der Rest nimmt sich untereinander nicht viel. Rein gehörmäßig würde ich hier bisher das 3D-Core bevorzugen, sofern dieser Test 1:1 auf die am Ende tatsächlich in einer verstrebten Box verbauten Platten relevant anwendbar ist (think)
Liebe Grüße,
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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#31

Beitrag von kehrdesign » 26.06.2017, 13:49

Aus meiner Sicht daraus folgernde Tendenz bei Einbeziehung von Machbarkeit, Preis und Festigkeit:

Sandwichkern als zellen- bzw kreuzförmiges Bracing aus Balsa (mit Längsfaser) und zur Dämpfung Schaumfüllung (ev. sogar Bauschaum?). Dichte und Struktur des Balsa-Gerippes ist dann abhängig von den speziellen Anforderungen der jeweiligen Teile ("intelligentes Bracing"): je höher die mechanische Beanspruchung, umso dichter das Bracing, was aber dann zu Lasten der akustischen Dämpfung gehen wird.
Auf der Innenseite sollte aber nach meinem Gefühl ohnehin über der Carbon-Harz-Oberfläche eine Diffusionsbeschichtung zumindest die höheren Frequenzen schon oberflächlich brechen/dämpfen. Die Frequenzen größerer Wellenlänge, fürchte ich allerdings, werden sich wohl von einer derartigen Kernstruktur nicht sehr beeindrucken lassen.
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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#32

Beitrag von MiLe » 26.06.2017, 14:37

Ich bau' zwar schon 'ne ganze Weile Lautsprecher, aber das mit der Diffusionsbeschichtung musst Du mir erklären ;)
Wenn ich das richtig sehe, werden die Leichtbauwände (mit aufgesetztem Bracing) deutlich steifer als das übliche Birkenmultiplex. Die Dämpfung erscheint auch nicht unbedingt geringer, lediglich die Masse ist es.
Ab 3000 Hz passiert in solchen Gehäusen auch nicht mehr viel, da föhnt die Druckkammer schon alles nach außen. Und eine Dämpfung kommt ohnehin ins Gehäuse - wahrscheinlich Basotect.

Die Idee, einen Sandwichkern selbst aus Leisten, sei es auch Holz, Carbon oder whatever belastungsgerecht aufzubauen und mit Schaum zu füllen, um das Ganze anschließend zu laminieren hat was. Allerdings schreckt mich da der Aufwand, das wird eh' schon wesentlich mehr, als ich wollte.
Ich denke ich werde am Ende eine der getesteten Varianten (eher eine der beiden noch nicht getesteten ;) ) nehmen und innen mit einem zusätzlichen Bracing aus UD-Carbon-beschichteten Balsaleisten armieren (think) Das sollte eigentlich jede noch so dicke MPX-Wand das fürchten lehren :D
Liebe Grüße,
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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#33

Beitrag von kehrdesign » 26.06.2017, 20:53

MiLe hat geschrieben:
26.06.2017, 14:37
Ich bau' zwar schon 'ne ganze Weile Lautsprecher, aber das mit der Diffusionsbeschichtung musst Du mir erklären ;)
Vergib mir die Begriffswahl, die offenbar in dieser Fachrichtung ungebräuchlich ist. Gemeint ist eine Beschichtung mit der Wirkung eines textilen Vorhanges vor einer glatten Wand, was auf Filz oder ähnliches hinausliefe. Wenn aber ohnehin Dämpfungsmaterial in die Box kommt, ist das sicher überflüssig.

Den Kernaufbau betreffend hätte ich schon 'ne praktikable Idee. Werd's morgen mal skizzieren.
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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#34

Beitrag von MiLe » 27.06.2017, 13:24

Das Problem mit der internen "Verfachwerkung" des Kernmaterials ist wohl, dass, je enger die Ausfachung wird, es mehr Einzelteile zu schneiden und zu verkleben gibt. Bei einer Ausfachung alle 30 mm hat man bei einem Quadratmeter, und der wird für ein 50x45x35 cm-Gehäuse in etwa benötigt, grob 900 Felder. Das ist ja für mich das charmante an der 3D-Core-Idee - dass man eben diese Ausfachung beim Laminieren mit einbringt. Allerdings säuft das PET dabei zu viuel Harz und wird schwer - ich hoffe aber, dass ich das bei dem leichteren XPS mit einer Mischung Harz/Microballoons mit ca. 450 Gramm/Liter in den Griff bekomme. Ist halt wieder ein Arbeitsgang mehr:
1. Laminieren der inneren Deckschicht auf planer PET-Folie
2. Aufkleben der Schaumlage nass in nass
3. Umdrehen des "Brettes"
4. Abspachteln mit Epox/Microballoons
5. Schneiden der Platte in Einzelteile
6. Laminieren der Außenseiten Schallwand und Rückwand
6. Verkleben des Gehäuses
7. Laminieren der äußeren Deckschicht umlaufend als Monocoque
8. Einkleben von Schall- und Rückwand nass in nass - überstehendes Gelege wird dabei in den Rahmen hineingedrückt.


Ob eine Ausfachung eines relativ weichen Schaums intern oder aber ein aufgesetztes Bracing im Gehäuse mehr bringt vermag ich noch nicht einzuschätzen - am Besten wahrscheinlich beides kombiniert, aber irgendwo müssen ja auch Aufwand und Nutzen in Relation bleiben.

Davon ausgehend, dass einige Hersteller (Barfaced) mit ausgefachten 12 mm-Pappelgehäusen angeblich akustisch sehr gute und auch roadtaugliche Gehäuse bauen, wäre der Mindest-Zielwert für die Wände demnach noch unter dem 18 mm Pappelsperrholz - also in etwa bei 6 mm/10 kg. Das schafft im Test jede Kombination locker. Wäre mehr Steifigkeit einfach nur unnötiger Overkill? (think)


Aktueller Stand der Tabelle:
Ich habe mal noch die Resonanzfrequenzen, die besonders prominent sind, angefettet.

Der Test mit dem (schweren) Stirnholz-Balsa überrascht mich doch sehr :shock:
Überall wird, wenn Holz als Kernmaterial, Hirn/Stirnholz wegen der höheren Druckfestigkeit bevorzugt und auch im Handel explizit als Kernmaterial angeboten, natürlich detlich teurer als normale Platten. In diesem Fall ist es zusätzlich noch die deutlich schwerere Holzqualität (mehr als das Doppelte/m³) und trotzdem ist es nur etwa halb so steif wie das ganz normale Balsa-Brett mit Längsmaserung. OK - es ist mit 15 statt 20 mm auch dünner, und die Biegewerte werden wohl in allen Richtungen beibehalten, während sich das Brett parallel zur Maserung mehr biegen dürfte als entlang der Maserung. Dennoch - da hätte ich erheblich mehr erwartet. (think)

Ich komme immer mehr zu der Erkenntnis, dass der Test mit Platten 50x50 cm aussagekräftiger gewesen wäre, aber das wäre schon erheblich mehr Kostenaufwand gewesen.

Um ein Gefühl für das Schwingungsverhalten zu bekommen, noch ein Vergleich einiger Materialien mit Blick auf Pegel und Zeit.
Ich habe hier von 4 Proben jeweils eine durchschnittliche (von 20) Impulsantwort auf ein Anschlagen mit einem Klöppel nebeneinandergestellt, Material steht in der Kopfzeile. Die Antworten korrellieren recht gut mit dem gehörmäßigen Eindruck:
Liebe Grüße,
Michael

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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#35

Beitrag von kehrdesign » 27.06.2017, 18:46

So,
dann mal die versprochene Skizze, wie ich mir einen einfach herzustellenden Sandwichkern aus Balsa-Leisten vorstelle:
Die Nuten der Ober- und Unterleisten lassen sich im Paket sehr effektiv fräsen. Man könnte sie auch weglassen, dann ist die Positionierung zueinander aber nicht mehr so sicher. Auch ein Verkleben der Leisten miteinander und mit dem Laminat-Untergrund ist überlegenswert. Je nach geforderter Biegesteifigkeit bzw. Dichte der abstandbestimmenden Stege kann der Querschnitt und die Dichte der Leisten angepasst werden.

Die Füllung der Fächer muss nicht mit eingepassten Schaumstücken erfolgen; da allseitig genügend große Zwischenräume zwischen den Leisten bleiben kann mit Flüssigschaum (Bauschaum) aufgefüllt werden. Als Untergrund liegt ja als Begrenzung die äußere bzw. innere Laminatschicht bereits vor. Damit durch die Expansion des Schaumes das Leistengerüst nicht angehoben wird, kann das Ganze mittels einiger aufgelegter Leisten festgezwungen werden. Nach Trocknung des Schaumes genügt eine scharfe Messerklinge um alles Überstehende plan abzuschneiden.
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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#36

Beitrag von MiLe » 27.06.2017, 23:59

Hi Falk,

das sollte so funktionieren und mit Deiner Methode wäre es tatsächlich ein überschaubarer Aufwand.
Aber wäre es nicht noch einfacher, alle Leisten bis zur Hälfte einzuschneiden und die dann ineinander zu stecken? Also 2 statt 3 Ebenen?

Aber: 1K-Bauschaum dürfte deutlich zu weich sein (27 kPA) und eigentlich nur Gewicht und etwas Dämpfung einbringen. Da das dünne Laminat (0,5 mm) ohne Unterlage recht empfindlich ist, braucht es demzufolge ein enges Raster.
2K-Schaum ist deutlich fester als 1K, aber mit 100 kPa auch nur 1/3 so druckfest wie gleich schwerer XPS 30 kg/m³.

Man ergänzt also schlechterem Schaum mit besserem Holz und kommt am Ende wahrscheinlich auf ein etwas höheres Gesamtgewicht bei vergleichbarer Steifigkeit und geringer Schlagfestigkeit.

Alternativ zu Balsa gingen natürlich auch Carbonleisten, aber der Spaß wird wohl mit grob 5 €/m sauteuer und auch recht schwer (ca. 1,2 kg/dm³)
Die könnte man aber im Großen Raster (z.B. 10x10 cm) zur "über-alles-Versteifung" einsetzen, dann wären nur noch 100 XPS-Blöcke pro m² zu schneiden und zu verkleben. Trotzdem ein teurer Spaß: Für 1 m² 100 Leisten, macht 500.- € nur für's Gerippe :shock:

Ich denke, dass unter'm Strick ein innen aufgesetztes bracing arbeits- und kostenökonoischer sein würde (think)
Liebe Grüße,
Michael

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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#37

Beitrag von kehrdesign » 28.06.2017, 10:56

MiLe hat geschrieben:
27.06.2017, 23:59
...
Wäre es nicht noch einfacher, alle Leisten bis zur Hälfte einzuschneiden und die dann inainander zu stecken? Also 2 statt 3 Ebenen?
Das Flächenträgheitsmoment der dreilagigen Variante ist bei gleicher Gesamtquerschnittsfläche der durchgängigen Fasern wesentlich höher als die zweilagige, von Dir beschriebene, asymmetrische Variante. Sie ergibt daher eine merklich höhere Biegesteifigkeit bei weniger Materialeinsatz an Balsa.
Ferner geht mein Ansatz davon aus, dass alle "Fächer" für eine einfache Füllbarkeit mit Schaum eine ausreichend große, offene Verbindung aufweisen sollten - eben um nicht hunderte von Schaum-Stücken einpassen zu müssen. Vereinzelt dabei übrig bleibende Hohlräume dürften sicher auch kein Problem darstellen.

Ziel meines Ansatzes ist die zweckdienliche Kombination des relativ biegesteifen Balsa-Materials mit dem schalldämpfenden Schaum. Ob Letzterer nun eine höhere oder weniger hohe mechanische Festigkeit hat, habe ich eigentlich zu Gunsten der handwerklichen Umsetzbarkeit außer acht gelassen. Sicher gibt's noch zweckmäßigere Schäume, Bauschaum habe ich nur deshalb genannt, weil ich ich ihn selber schon in unterschiedlichsten Anwendungsfällen verarbeitet habe und daher weiß, dass eine derartige Verarbeitbarkeit praktikabel ist.
Michael, ich möchte Dich aber keinesfalls zu dieser Verfahrensweise nötigen; schließlich liegt ja auch die Umsetzung in Deiner Hand. Ich beabsichtige mich eigentlich auch gar nicht so sehr in das Hauptthema einzumischen, da Boxenkonstruktion und -bau nicht gerade mein Metier sind.
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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#38

Beitrag von MiLe » 29.06.2017, 17:10

Keine Bange, ich fühle mich keineswegs genötigt sondern freue mich über Input, Denkanstöße und dass jemand bei dem Irrsinn mitmacht :)

Eben ist die Lieferung 3D-Core XPS Prototypen-Material angekommen - noch nicht im Handel erhältlich, dafür in schickem lila :)
3D-Core hat als Wort gehalten und das Zeug sieht für mein Empfinden schon besser aus als das PET: Die Oberflächenstruktur ist fkleinzelliger (weniger Harzaufnahme), die Waben scheinen sauberer gearbeitet und die Wabenkanten sind scharfkantig und nicht wie beim PET eingesenkt - wieder weniger Harzaufnahme.
Raumgewicht liegt laut Hersteller bei 45 kg/m³, nacgemessen/gewogen 44,3 kg/m³, dafür ist die Druckfestigkeit aber auch signifikant höher als beim handelsüblichen XPS 30 kg/m³.

Ich hoffe ich bekomme das passende Teststück noch bis Sonntag laminiert, ab dann ist bei mir leider für eine Weile handwerkliche Sendepause :(
Liebe Grüße,
Michael

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#39

Beitrag von kehrdesign » 30.06.2017, 12:15

Dann wünsche ich gute und schnelle Genesung.
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#40

Beitrag von MiLe » 01.07.2017, 07:53

Danke :)

Der Materialtest 3D-Core XPS 45kg/m³ 15 mm fiel leider eher enttäuschend aus: Die Werte Gewicht und Durchbiegung entsprechen ziemlich genau denen des 20 mm Standard-XPS 30 kg/m³ ohne harzgefüllte Kavitäten - also zunächst bis auf 5 mm geringere Wandstärken kein Vorteil.
Allerdings schwingt das Material deutlich schneller aus: 60 ms Peak bis -50 dB sind naha am "schnellsten" Birken-Multiplex und damit knapp doppelt so schnell wie die meisten anderen Werkstoffe.

Aaaaaber: Nach dem Aufsägen des Prüflings zeigt sich, dass ich die Wabenstruktur nicht vollständug gefüllt hatte. Im Gewichts-Reduzierungs-Wahn hatte ich das Harz-Microballoons-Gemisch recht pastös angemischt und es dann offensichtlich nicht tief genug in das Rautenmuster bekommen :( Dadurch entstand keine kraftschlüssige (und druckstabile) Verbindung zwischen Ober- und Unterseite durch das Harz, und genau die ist es ja, die den Vorteil des Materials ausmacht. :idea:
Dabei ist der Gewichtsunterschied bei 1 m² (ca. 1 Liter wird zum Ausfüllen bei 1 m² benötigt) gar nicht so groß:

Harz: Microballoons Volumen
1:0: 1100 gr/l
1:1: 650 gr/l
1:2: 500 gr/l
1:3: 425 gr/l
1:4: 380 gr/l

Ich hatte ca. 1:4 (Volumen) gemischt. Bei 1:2 habe ich noch eine dünnfllüssige Masse, welche die Struktur gut füllen sollte und nur 120 Gramm Mehrgewicht.

Unterm Strich sieht das normale Balsa-Brett erst mal besser aus - wesentlich höhere Biegesteifigkeit bei moderatem Mehrgewicht.
Aber: Die Biegesteifigkeit wird das Balsa nur mit der Maserung, quer zur Maserung oder auf Torsion dürfte es wesentlich schlechter aussehen, während sich die Sandwichs mit dem quadraxialen Carbon weitgehens quasi-anisotroph verhalten.
Zudem dürfte es schwierig werden, derart leichtes Balsa (72 kg/m³) in größeren Mengen aufzutreiben, und normales Balsa mit 150 kg/m³ oder gar hartes Balsa mit 250 kg/m³ wird mir für mein Vorhamen schlicht zu schwer.

Folgerung: Aktuell liegt die Biegesteifigkeit wie Pappel-MPX 18 mm oder 20 mm XPS-Schaum +Carbon. Beide Materialien sind noch biegesteifer als das üblicherweise verwendete 12-15 mm Pappel-MPX und 3/4" XPS + Glasfaser-Gewebe. Die dadurch definierte Minimum-Anforderung ist also erfüllt, bei deutlich geringerem Gewicht (1/3. con 18 mm Pappel-Sperrholz).

Bei der Herstellung der Rohplatten werde ich die Wabenfüllung wesentlich dünner anmischen (1:2 statt 1:4 Harz-Microballoons), das ergibt ein Mehrgewicht von 120 Gramm/m² und soll laut den Daten des Herstellers (aktiuelle Messungen liegen mir vor) durch die kraftschlüssige Verbindung die mechanischen Kennwerte (Schubmodul, Druckmodul......) um den Faktor 2-5 verbessern.

Aktueller (und finaler) Stand der Tabelle:
Damit bin ich am Ende meines kleinen improvisierten Materialtests, vielleicht kann ja mal irgendwann irgendwer mit den Daten etwas anfangen.

Mit dem konkreten Projekt Leichtbau FRFR-Aktivmonitor geht's dann im Nachbarthread weiter: viewtopic.php?f=34&t=6752
Liebe Grüße,
Michael

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Re: Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

#41

Beitrag von MiLe » 02.07.2017, 01:21

Nachtrag zum 3D-Core XPS - nur falls mal jemand auf die Idee kommen sollte, mit dem Material zu arbeiten:
Normalerweise wird die eingearbeitete Wabenstruktur beim Laminieren, idealerweise per Vakuuminfusion, mit Harz gefüllt.
Mit war das mit 1,1 kg/l zu schwer, also mit Microballoons gemischt.
Beim ersten Testmuster war die Masse zu steif und blieb nur an der Oberfläche der Wabenstruktur. Keine durchgehende Struktur - keine Festigkeits-Ehöhung.

Beim Laminieren der Basisplatte habe ich nun herausgefunden, dass das Mischungsverhältnis (Volumen) Epox zu Balloons höchstens 1:1 betragen darf, sonst durchdringt die Masse nicht vollständig die Struktur und erhöht somit auch nicht nennenswert die Druckfestigkeit, die für ein Kernmaterial der entscheidende Faktor ist.

Harz und Microballoons 1:1 (Volumen) ergeben ein Raumgewicht von ca. 650 Gramm/Liter. Da beim 15 mm starken 3D-Core XPS45 pro m² ca. 1 Liter zum Fülen der Wabenstruktur benötigt wird, ergibt sich demnach ein Gewicht von 1.325 Gramm/m² - zuzüglich beidseitigem Laminat versteht sich.
Liebe Grüße,
Michael

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