Zwischenrahmen, Stahl, Alu, GFK stringer?

[WMFStefan]

Hallo,

ich möchte mich nicht mit fremden Federn schmücken, ebenso das Rad neu erfinden/erfunden haben
noch Ängste schüren oder zum Nachbau animieren!

Also ganz kurz, wieso Alu und wie gebaut:

Zu Anfang stellte sich natürlich die Frage, welche Offroadschmiede baut überhaupt Rahmen in ALU ?? Wer hat überhaupt
Erfahrung mit diesem Werkstoff ??

Die einzigen Infos die ich dazu gefunden habe, kamen von der Firma EXPLORYX aus dem Allgäu.

Ich habe mich sehr stark an deren (Daily-Offroad)-Alu-Rahmen angelehnt und diesen mehr oder weniger nachgebaut.
Ursprünglich wollte ich als Querholme offene gekantete C-Profile nehmen. (Da wo auf dem Bild die Lüftungsrohre durchgehen).
Mein Konstrukteur hatte mir aber davon abgeraten mit der Begründung, " Faserverlauf und Walzrichtung des Alus könnten
beim Abkanten problematisch werden"
und mir, sogenannte "Nahtlos gezogene Strangpressprofile" empfohlen. Umgangssprachlich wohle eher "Kastenprofil" genannt.
Nun hatte ich zwar ein paar Bilder von einem "echten" ALU-Rahmen aber noch keine Infos zu der Stufe im Rahmen und
vor allem zu der Wippe mit dem Loslager.

Ich hatte dann Kontakt zu UWE HASUBEK, meisterlicher Profifotograf und Weltenbummler, UND BESITZER eines
OFFROAD-DAILY von EXPLORYX.

Er hatte mir ein paar Fotos von der Wippe vorne, den beiden hintern Festlagern und dem Unterboden geschickt.
Worüber ich mich sehr gefreut habe!
(Der Daily stand kurz vor dem Verkauf, daher auch der blitzsaubere Unterboden).

Resüme: Mein Rahmen ist sehr stark an dem EPLORYX-ALU Rahmen angelehnt, oder besser ausgedrückt,
ein quasi Nachbau nur (wahrscheinlich) schwerer durch die verbauten ALU- Kastenprofile. Ich bin mir fast sicher, dass EXPLORYX ihre ALU-Rahmen leichter baut wie ich!

Die Wippe ist praktisch 1:1 übernommen.

Es gibt auch ein tolles Video von Uwe wie er über eine Düne "fliegt" und dort recht hefig aufsetzt.
(finde ich grad leider nicht). Da schiebt der Rahmen mal gar nix in die Fahrerkabine.

Anbei die Bilder die Uwe mir geschickt hat und die mir eine wertvolle Stütze zum Bau meines Fahrzeuges und des Rahmens waren.

Grüße

Stefan, der ein "Gesamtlosfahrfertiggewicht" von 3,9 Tonnen anstrebt

[WMFStefan]

...oh, leider sind die Bilder weg wegen Eigentumsrecht etc. kann man nix machen.
Wer Interesse hat, schaut einfach mal auf die Homepage/Facebook/Insta, von UWE HASUBEK da gibt es einige Bilder
zu seinem (Ex)-Daily von EXPLORYX und zu seinem neuen Daily-Projekt.
Und natürlich super Bilder von seinen Weltreisen.

[DäddyHärry]

Jetzt möchte ich auch noch etwas dazusenfen...
Bei GFK springt einem ja sofort der LAK ins Gedächtnis..
Wie wurde der ( resp. die Container-Locks) eigentlich gelagert?
Die wurden ja in zig Manövern ordentlich durch die Pampa geprügelt.....
Auch im Bereich der Kit-cars gab es ja so einiges an voll--GFKlern (Ranger z.B.)

Wäre interessant, mal Jakobs (JRHeld) Meinung zu dem Thema zu hören, ääh lesen...

Gruß Härry

[mobilo]

Hallo Stefan
Warum hast du dann die festlagerposition nicht aus der Lösung übernommen?
Hast du mal ausgerechnet welche wandstärke bezogen auf das e Modul sich in Stahl gegenüber den von dir verwendeten 4mm Profilen in Alu ergeben hätte? Und hättest du dir das damit auch getraut?
Mir wäre das zu dünn gewesen denn diese integrierten Böden kenne ich nur von den US Linern.
Grüße
Alex

[mobilo]

Nachtrag
Habe mir gerade das Video vom Dünensprung angesehen bei 1:30 da kann man schön sehen was da für Kräfte walten wenn das Fhs mal eben schnell um 5 cm an die Kabine rangefaltet wird. Das war so heftig bestimmt nicht geplant von ihm.
Wunderschöne Bilder hat er da auf seiner Seite.
Grüße Alex

[the_muck]

Hallo
Alex kann es sein das du bei deinen Überlegung stehts das Widerstandsmoment "vergisst" was in Dritter Potenz mit eingeht? Oder eine Konstruktive Umgestaltung nicht in betracht ziehst? Ich hab das zuvor ja schon mal versucht zu erläutern über die Spezifische Steifigkeit. https://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_Steifigkeit

Jetzt wird es spannend:
210 GPa E Modul Stahl bei Dichte 7,9 g/cm³
70 GPa E Modul ALU bei Dichte 2,71 g/cm³

Daraus folgt (weil ALU 1/3 E Modul gegenüber Stahl bei 1/3 Dichte) das du um mit einem ALU Rahmen die gleiche Steifheit erreichen willst die ein Stahlrahmen hat dann musst du die DREIFACHE Wandstärke verwenden gegenüber Stahl.

Gilt bei gleicher "Konstruktion", aber richtig spannend wird es wenn man mal ein Gewicht des Rahmens definiert und dann schaut wie steif man ihn bekommt . Anschaulich ist der Wumps hier erläutert... (PDF Link) viewtopic.php?p=810287#p810287

Bei gleicher Steifigkeit, mit 44% mehr Querschnitt ist Alu 51% leichter als Stahl bei gleichem Gewicht... Oder auch bei Gleichem Gewicht und Steifigkeit werden meine Wandstärken in Stahl so dünn das sie "Beulen". Ob man den platz Opfert steht aber auf einem anderen Blatt .

Meine Idee ist eben die Kabine mit in die Konstruktion einzubeziehen, ob das mit den "Standard" Kabinen so geht weiß ich auch noch nicht, die Idee gefällt mir aber.

Grüße Malte

[Swaggie]

Hier geht es ja spannend weiter....,
Nur kurz, falls sich einer wundert: Ich habe weiter vorne in meinem Beitrag eine Material-Vergleichstabelle gelöscht,
da @hugepanic mir in einer PN erklärt hat wie groß ein Kubikmeter ist.
Habe es dann aber selbst rausgefunden, dass ich statt g/cm³ , kg/m³ geschrieben hatte.
Danke Matthias für den Hinweis. Wo du recht hast, hast du recht.

[stonedigger]

Stahl ist ein Werkstoff, den jede Feldschmiede weltweit versteht und reparieren kann. Die Materialeigenschaften eines metallischen Profils sind konstant, was die Auslegung einfacher macht.
Alu ist zwar (wenn man sich auskennt) berechenbar - viele unterschätzen hier aber die Änderung der Materialeigenschaften durch Wämeeinfluss (Schweißen) - da sinken die Festigkeiten der meisten Alu-Legierungen auf ca. 1/3 der ursprünglichen (für die Berechnung herangezogenen) Werte ab. (AlZn4,5Mg1 - bildet hier eine Ausnahme, ist aber teuer) Nicht umsonst wurde im Flugzeugbau deshalb früher mehr genietet und heute mehr geklebt. Wenn man die Fläche hat und kein Abschälen der Klebeverbindung auftreten kann, dann würde ich heute mehr kleben als Alu-Schweißen.
Bei GFK wird es noch komplizierter: Denn hier ist auch die Faserrichtung entscheidend. Bei Mountainbikes und Rennrädern mussten die Hersteller zu den Anfangszeiten viel Lehrgeld und Regressansprüche zahlen, da hier halt einfach mal ein paar Lagen GFK um einen Styroporkern gewickelt wurden. Das hat z.T. auch dazu geführt, dass kaum mehr ein Gewichtsvorteil vorhanden war.
Auch ich finde den Pioniergeist lobenswert - das Risiko wäre mir aber zu hoch.

SD

[mobilo]

Hallo
Alex kann es sein das du bei deinen Überlegung stehts das Widerstandsmoment "vergisst" was in Dritter Potenz mit eingeht? Oder eine Konstruktive Umgestaltung nicht in betracht ziehst? Ich hab das zuvor ja schon mal versucht zu erläutern über die Spezifische Steifigkeit. https://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_Steifigkeit

Jetzt wird es spannend:
210 GPa E Modul Stahl bei Dichte 7,9 g/cm³
70 GPa E Modul ALU bei Dichte 2,71 g/cm³

Daraus folgt (weil ALU 1/3 E Modul gegenüber Stahl bei 1/3 Dichte) das du um mit einem ALU Rahmen die gleiche Steifheit erreichen willst die ein Stahlrahmen hat dann musst du die DREIFACHE Wandstärke verwenden gegenüber Stahl.

Gilt bei gleicher "Konstruktion", aber richtig spannend wird es wenn man mal ein Gewicht des Rahmens definiert und dann schaut wie steif man ihn bekommt . Anschaulich ist der Wumps hier erläutert... (PDF Link) viewtopic.php?p=810287#p810287

Bei gleicher Steifigkeit, mit 44% mehr Querschnitt ist Alu 51% leichter als Stahl bei gleichem Gewicht... Oder auch bei Gleichem Gewicht und Steifigkeit werden meine Wandstärken in Stahl so dünn das sie "Beulen". Ob man den platz Opfert steht aber auf einem anderen Blatt .

Meine Idee ist eben die Kabine mit in die Konstruktion einzubeziehen, ob das mit den "Standard" Kabinen so geht weiß ich auch noch nicht, die Idee gefällt mir aber.

Grüße Malte

Hallo Malte,
du hast Recht, wir sollten das im Kontext sehen um hier niemanden zu verwirren und der Aufnahme deines Begriffes Steifigkeit:

Biegesteifigkeit (diesen Wert braucht es damit die Kabine keinen Stress hat)

Biegesteifigkeit [N/mm²) = E Modul X J (Flächenträgheitsmoment)

Meine Behauptung war: um die gleiche Steifigkeit zu haben brauche ich bei Alu die dreifache Wandstärke was bei 1/3 Dichte zu Stahl auf das gleiche Gewicht pro Meter hinausläuft.

Nehmen wir mal den von Stefan verwendeten Träger 160 x 60 x 4 aus Alu
Gewicht bei 1 m Länge: 4,6 kg/m
Flächenträgheitsmoment: 1.100.000 mm4
E Modul: 70.000 N/mm²
Biegesteifigkeit: 77 x 109 N/mm²

Jetzt der gleiche Träger aus Stahl mit (der Annahme folgend) 1/3 der Wandstärke also 160 x 60 x 1,3
Gewicht bei 1 m Länge: 4,6 kg/m
Flächenträgheitsmoment: 414.000 mm4
E Modul: 210.000 N/mm²
Biegesteifigkeit: 87 x 109 N/mm²

Ergebnis: Stahl ist gegenüber ALU bei gleicher Außengeometrie Träger mit 1/3 Wandstärke 13% steifer als ALU.

Ich sehe auf die Schnelle erstmal keinen Fehler in meiner Behauptung.

Bitte führe jetzt mal den rechnerischen Nachweis deiner Behauptung

„ Bei gleicher Steifigkeit, mit 44% mehr Querschnitt ist Alu 51% leichter als Stahl bei gleichem Gewicht“

Rechne es am besten mal vor an einem konkreten Profil!

Grüße Alex

[mobilo]

NACHTRAG:
Biegesteifigkeit muss natürlich Wert x 10 hoch 9 N / mm² heißen

keine Ahnung wie man hier 10 hoch 9 schreibt...

[Ulf H]

... das Spiel lässt sich noch weiter treiben ... Holz, hat 1/3 der Steifigkeit von Alu bei 1/3 Gewicht ...

... Holzwerkstoffe dürften etwas steifer, aber auch schwerer sein ... GfK kommt nochmal ein Stück näher an Alu ran ...

... um deutlich Gewicht zu sparen, muss man den entsprechenden Werkstoff schon sehr gut kennen und gezielt einsetzen können ...

Gruss Ulf

[the_muck]

Hallo Alex,
Ich behaupte nicht das du falsch liegst mit den Berechnungen! Bei deinen Annahmen... ! Ich hab den Wumps auch nur aus der Literatur, das nicht so mein Fachbereich

...
Ergebnis: Stahl ist gegenüber ALU bei gleicher Außengeometrie Träger mit 1/3 Wandstärke 13% steifer als ALU.
...
„ Bei gleicher Steifigkeit, mit 44% mehr Querschnitt ist Alu 51% leichter als Stahl bei gleichem Gewicht“
...

...
Oder eine Konstruktive Umgestaltung nicht in betracht ziehst? Ich hab das zuvor ja schon mal versucht zu erläutern über die Spezifische Steifigkeit. https://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_Steifigkeit
...

Lass bei deiner Rechnung die Höhe von 160mm Variable. 44% mehr Querschnitt! Dazu ist man bei 13% weniger Biegefestigkeit mit Alu, noch bei 4mm Wandstärke während man bei Stahl bei 1,3mm ist -> Problem des Beulens wenn man es weiter Reduziert . Liegt einfach daran das die Höhe in Dritter Potenz mit eingeht... das weist du ja. Ich glaube nur das wir etwas aneinander vorbei reden was den Konstruktions Spielraum betrifft. Aber vielleicht ist das ja für andere auch noch Interessant, und ich habe es für mich noch mal nach vollzogen.

Bitte beim Spielen nur die Höhe und Breite variieren . Hab das Dokument nicht richtig geschützt. Das ist die Rechnung aus dem oben Verlinktem Dokument. Ich komme da auf die selben werte obwohl ich das zum ersten mal rechne .
https://docs.google.com/spreadsheets/d/ ... sp=sharing

Dazu auch noch mal Fix 144er Alu vs. 100er Stahl (je 2mm breit) Balken in der Simulation. Gleiche Biegefestigkeit aber Stahl ist dann am Limit was die Spannungen angeht, sagt die Software. Dafür braucht man heute ja keine 2min, die Simulation ging schneller als das Excel Dokument

Jap und ich finde das auch eine nette und Konstruktive Diskussion!

Grüße Malte

[mobilo]

Hallo Malte,

na das wird ja ein richtiges Battle

Zentrale Aussage: an der langen Faser zu drehen ist aber unfair wenn es um die Biegung geht (das würde nie einer machen in diesem Anwendungsfall).

Mach das ganze mal so:
Höhe alle beide Metalle gleich aber bei Stahl statt 2 mm Breite nur 0,67 mm (aus E Modul Verhältnis von 1 zu 3 ).

Dann ist Stahl auf einmal Biegefester und auch leichter, also die komplett andere Aussage als wenn man an der Höhe dreht so wie in deinem Beispiel.

Nochmal zurück zum Anfang und auch gleich zum Schlusssatz von meiner Seite:

Für diese Anwendung ist Alu nicht der richtige Werkstoff (die Probleme an den Schweißnähten mal ausgeblendet) wenn es darum geht leichter zu sein ohne ein höheres Rahmenprofil bei Alu (inkl. damit wachsendem Beulenproblem) zu bekommen.

Wer das will der muss einen komplett anderen Konstruktionsansatz für einen Alu Zwischenrahmen verwenden.

Bei Problemen kann das unterwegs keiner schweißen und wenn es dann noch ein integrierter (damit überbauter) Multifunktionsboden ist wie bei Stefan dann ist an der Stelle die Reise zu Ende und die Möglichkeit der Schadensbeseitigung steht in den Sternen mit guten Karten des wirtschaftlichen Totalschadens der Kabine.
Davor möchte ich eindrücklich warnen.

Viele Grüße Alex

[msk]

Hi Malte,

wenn du erfahren bist im Umgang mit hochfesten GFK-Konstruktionen und die Dimensionierung auch vornehmen kannst, ist es absolut sinnvoll, das Thema Hilfsrahmen auch in GFK durchzudeklinieren. Sofern du überhaupt bei richtiger Konstruktion der Bodengruppe einen wirklichen Rahmen brauchst, oder nur einen Ansschlusspunkt an die Lagerung - so auch immer sie aussehen soll. Es wird also immer einen Übergang von GFK zu Stahl geben müssen, aber das Thema hast du bei Yachten ebenfalls an hochbelasteten Stellen, siehe Wanten, Kiel- oder Schwertbolzen, Ruderkoker u.s.w.
Es ist aber sicher richtig, was hier schon erwähnt wurde, die ALG ist eher stahllastig, Leute, die wissen was UD-Gelege sind und unterschiede zwischen Epoxi Vinylester oder Polyester im Detail kennen, wirst du hier kaum finden.
Wenn du Lust hast, gerne Austausch per PN oder mail.

Viel Erfolg

Martin

[mobilo]

Hallo Martin,
ich würde es nicht gut finden wenn nur aus der Annahme heraus das hier alle süchtig nach Stahl sind, interessante neue Denkansätze nicht im Forum diskutiert würden.
Ich denke mindestens 50% werden zu deinen Stichworten eine klare Vorstellung haben und das Thema umreißt genau die Fragestellung.

Also gib bitte der Schwarm Intelligenz die Möglichkeit sich zu entwickeln.

Grüße Alex

[the_muck]

...
Mach das ganze mal so:
Höhe alle beide Metalle gleich aber bei Stahl statt 2 mm Breite nur 0,67 mm (aus E Modul Verhältnis von 1 zu 3 ).

Dann ist Stahl auf einmal Biegefester und auch leichter, also die komplett andere Aussage als wenn man an der Höhe dreht so wie in deinem Beispiel.
...

Das mache ich doch... und verweise dann immer auf die Beulung der Materialien . Stahl wird dann irgendwann zu dünn. Das ganze habe ich auf der 1. Seite mit der Dose auch schon versucht zu erläutern .

Aber ich denke das Thema haben wir genug breit getreten und haben da andere Ansichten und Ansätze... denn ich möchte ja sogar die Struktur der GFK Kabine nutzen.

https://european-aluminium.eu/media/129 ... cle_de.pdf
Da gibt es von der Alu Lobby noch ein nettes Dokument für Alu im Fahrzeugbau.
https://dokumentix.ub.uni-siegen.de/opu ... enthal.pdf
Hier was zum Schweißen...

@Martin
Nein ich bin da nicht 100% Fit, kennen aber einige die in dem Bereich Tätig sind und die sich das gerne anschauen. Zumindest schwimmt mein Boot noch (nur 20 Fuß) wo ich einiges überarbeitet habe mit Rücksprache der Kollegen.
Gewichts mäßig sehen die Kollegen zu Alu Hilfskonstruktionen nicht wesentlich mehr Potential, deswegen artete die Diskussion in die Richtung ja etwas aus. Das wird aber noch dauern weil die Kollegen 200% ausgelastet sind . Aber wie du schreibst es kommt auf die Bodengruppe und Anschlusspunkte an. Mehr Infos auch gerne hier oder per PN / mail wie du magst, bin für einen Konstruktiven austausch immer zu haben.

Grüße Malte

[Schnecke]

Ich stimme für einen weiteren Austausch über das Forum. Sehr spannendes Thema.

Ciao Ralf

[msk]

Klar, von mir aus auch hier im Thread.

Ich habe meine Kabine aus einem 50mm PVC-Schaumkern und außen mit je 2 Lagen 450 Gramm 45-Grad Gelegen in Ampreg22 im normalen Vakuum (Folie über gewachster Resopal-PLatte) laminiert, als Außenlage ein dünnes Atlas-Gewebe für bessere Oberflächenglätte. Plattenkanten waren auf 45 Grad geschnitten und Laminat um die Ecken umgelegt, damit keine offenen Schnittkanten. Wände mit angedicktem Epoxi angeklebt und innen mit Winkellaminat verbunden, außen zunächst Winkellaminat und Standard GFK-Eckwinkel, diese später gegen 2 Lagen Carbon-Gelege ersetzt für kantenfreie Optik. Alle Möbelelemente (15mm Divinycell mit je 1 Lage 450 Gramm) sind mit Winkellaminat an Boden und Wand anlaminiert.

Das als Basisinfo zu meiner Kabine, 3,15 Meter lang. Diese Konstruktion ist so steif, das ich der Einfachheit halber nur einen einfachen Hilfsrahmen aus Stahl verwendet habe, der die Box an allen vier Eckpunkten trägt, dort ist die Box mit je einem Bolzen gesichert – war als abnehmbare Box mit einer Zapfenverbindung ausgelegt. Der Hilfsrahmen ist als simple Federlagerung konzipiert und hat sich jetzt auf etwa 150tkm auf dem 12M18 in allen Situationen bewährt.

Nun zum eigentlichen Ansinnen von dir.

Die eigentlichen Kragarme oder Quertraversen des Hilfsrahmens lassen sich natürlich in GFK leicht in die Kabine integrieren. Im Prinzip wie Bodenwrangen (quer) und Stringer (längs). Die Frage ist, ob - oder in welche Ausprägung - du das überhaupt brauchst – aber das hängt von der Konstruktion der ganzen Box ab. Schon im konventionellen Bau gibt es ja genug Firmen, die einen Teil des Hilfsrahmens in die Bodenplatte implantieren, um Aufbauhöhe zu sparen. Quertraversen als Laminat auszuführen, sehe ich als das geringste Problem an: abgerundeten Vierkant-Schaumkern an den entsprechenden Stellen + Gelege (an dieser Stelle spielt Carbon natürlich seine Vorteile voll aus) – das ließe sich sogar direkt in einem Arbeitsschritt im Vakuum mit unterbringen, könnte aber je nach Topfzeit des Harzes, hektisch werden.

Der Anschluss an den Hauptrahmen ist sicherlich die komplexere Baustelle. Überall, wo du Schraubverbindungen hast, wirst du ja um ein Massivlaminat nicht herumkommen. An dieser Stelle wirst du also per se keinen Gewichtsvorteil gegenüber Metall haben, jedenfalls keinen nennenswerten. Den Fahrzeugseitigen Teil einer WIppenkonstruktion beispielsweise würde ich deshalb auch der Einfachheit immer aus Stahl bauen, hier sehe ich keine Vorteile einer Kompositbauweise. Auf der Kabinenseite hingegen lässt sich das in GFK ausführen, Vorteil ist natürlich, dass der Übergang in die Bodenplatte absolut gleichmäßig verlaufen kann. Aufgrund der einzuhaltenden Radien bei WInkellaminaten wird es jedoch per se eine fülligere Konstruktion.
Betrachte ich einmal meinen Hilfsrahmen, der (im Containerlock-Prinzip) ursprünglich auch die Aufgabe einer Wechselpritsche hatte, so würde ich mir mit den heutigen Erfahrungen zutrauen, dass dieser wegfallen könnte, hätte ich die Bodenplatte entsprechend stärker ausgeführt. Hier gibt es die feste Lasche am Rahmen-Ende und die Schwalben für die lockeren Bolzen entlang der Rahmenseite nach vorn. Die hintere Lasche als Massivlaminat auszuführen halte ich für unkritisch, in den Bolzendurchführungen würde ich Buchsen einsetzen. Für die Aufnahme der seitlichen "Führungsbolzen" der Federlagerung müsste man hingegen neu denken (was aber in Anbetracht eines Höhengewinns durch weglassen des Hilfsrahmens attraktiv erscheint), aber auch da fänden sich Lösungen, die aber bestimmt nicht im 0815-Repertoire liegen. Das gilt vor allem für die vortrete Feder und mögliche dynamische Lasten, sollte der Rahmen doch einmal auf Anschlag verschränken
Ich denke aber, dass sich der Kompositbau in den vergangenen Jahre auf ein so hohes Level geschraubt hat, dass mit diesen Materialien noch ganz andere Dinge möglich sind, die den Meisten gar nicht bewusst sind. Ich denke da gerade nur an die foilenden Maxi-Tris, deren Kräfte gerade im Bereich der Foils kaum vorstellbar sind, dennoch wird alles mit Carbon und Harz laminiert und mit Dyneema angelascht.

Aus meiner Reiserfahrung mit der Box: ich habe an keiner Stelle Probleme mit Schäden durch Überlastungen oder ähnliches, sondern nur dort, wo ich gepfuscht habe: Im Gewichtssparwahn eine Wand zu trocken laminiert und dadurch Lufteinschlüsse - die unter tropischer Sonne leider partiell zu Delamination geführt haben, und ein abgerissenes Winkellaminat an einem nachträglich eingebauten Möbelstück im Stauraum, weil wohl nicht sorgfältig genug den Boden entfettet.

Zum Thema Rüttelfestigkeit: https://www.youtube.com/watch?v=q-WsQA8uE7Y

Martin

-bearbeitet-

[the_muck]

Hallo, danke für die Erläuterung! Bei den Foilenden Booten finde ich die Hydroptere bis jetzt noch am spannendsten, wohl auch wegen der Geschichte... https://www.youtube.com/watch?v=BB8LKjZjAyk vor 10 Jahren haben wir ein Modell gebaut auf dem die Foiler auf einem Farbeimer Laminiert wurden (nicht lachen, das Segel ist ne Mülltüte https://www.youtube.com/watch?v=CKs0EAxEnXA). Dann von hand das Profil eingeschliffen... nun ist das Foilen Standard.
Die VOR und die Vende Globe Boote haben neben Maxi Tris aber auch was ... Aber gerade wenn man nicht segelt ist es glaube ich schwer sich vorzustellen welche Kräfte da wüten. Vor allem an den vereinzelten Punkt wo die Lasten eingeleitet werden. Und da gibt es ja noch einen Schwenkkiel der da unten dran Zergelt und mit durch die Wellen hüpft. Und die Mini 650er darf man auch nicht unerwähnt lassen
https://www.youtube.com/watch?v=XDrXXvBJxKo
https://www.youtube.com/watch?v=YAUAM5DyF-Y (ja ihm ist ein Foil gebrochen)

Aber zum LKW, die Stahlrahmen liegen ja bei ~250-300kg bei FM2 Shelter Größe. Nun sollte ich ja rechnen... Dann wird es Spannend, welche Beschleunigungswerte wurden denn von den Selbstbauern hier angenommen? Dazu finde ich Gerade nicht viel... womit wird da gerechnet? Ich nehme mal als Gewicht 4t Ladung auf dem Rahmen an. Ich denke mal nicht mit den 0,8G beim Bremsen aus der Ladungssicherung kommt man nicht weit .

Für die Auslegung von Bauteilen für Nutzfahrzeuge sollten folgende Lastfaktor eingesetzt werden:
Eigengewicht: 1.1
Verkehrslasten: 1.5

Soweit so klar, 10% mehr für Abweichungen beim Fahrgestell, 50% mehr für das Überladen. Nur welche Werte fürs Bremsen, oder das abfangen von Schlaglöchern? Mag da mal einer sein Handy in die Kabine legen und Aufzeichnen wenn er durch die Wüste saust?

Das habe ich dazu gefunden.
https://systemdesign.ch/wiki/Fahrwerk-Fallversuch
und mal wieder in ein Excel Sheet gepackt.
https://docs.google.com/spreadsheets/d/ ... edit#gid=0

Ich Lasse das Fahrzeug also fallen (je nach belieben), denke mir einen Federweg von 100mm (http://www.hjpahl.com/Kapitel_5.pdf) und passe die Federkonstante an. Damit bekomme ich dann mal eine Richtung für die Beschleunigungen im Koffer und den Zwischenrahmen. ob der Ansatz aber richtig ist?


Nun Ja Grüße
Malte

[Gogomobil]

Nochmal zu Therma Verwinden vor Stahl (Rahmern)Kostruktionen ein Extrembeispiel das so lange beim LKW bestimmt nicht anhält. Nur Stahl kann das ab:
Frachter
https://www.youtube.com/watch?v=rHlEXn37dVg
oder nen Kreuzfahrer
https://www.youtube.com/watch?v=t-NDizoWsyY
Ob da Alu soo geduldig ist? Bei den Fliegern in Gewicht tödlich bzw kostenträchtig da wird einigens an Wartung in Kauf genommen was bei Schiffen oder LKW einfach halten muss bis die Lebensdauer durch Materialermüdung nach 20-30 Jahre zur Verschrottung führt.
Bei den Laminaten ist es ja gerade der "organische" Aufbau nach dem Kräfteverlauf der die Sache dauerhaft macht, ob man das bei Selbstbau ohne Simulationscomp so hin bekommt?
Gruß andi

[the_muck]

Joup, dargestellt in der Wöhlerkurve

https://wiki.polymerservice-merseburg.d ... festigkeit

https://en.wikipedia.org/wiki/Fatigue_limit

Da erkennt man gut das Alu, auch wenn es nicht stark belastet wird, irgendwann nachgibt! Während es bei Stahl sehr flach Richtung "unendlich" geht. GFK Verhält sich da übrigens ähnlich wie Alu. Holz so wie Stahl. Und den ganze kram dann natürlich noch für die Schweißnähte! Lebensdauer Kabine vs. Lebensdauer Zwischenrahmen vs. Lebensdauer LKW vs. Diesel Fahrverbote ...

auch interessant:
https://docplayer.org/11106360-Versagen ... turen.html

Und, habe ich oben auch mal ergänzt... richtig spannend und an einem Beispiel erläutert
https://dokumentix.ub.uni-siegen.de/opu ... enthal.pdf

Grüße Malte

[hugepanic]

Nochmal zu Therma Verwinden vor Stahl (Rahmern)Kostruktionen ein Extrembeispiel das so lange beim LKW bestimmt nicht anhält. Nur Stahl kann das ab:

Ich glaub Alu kann auch einiges ab...

Hier mal ein paar hinweise aus Sicht alustruktur im Flugzeugbau:
Flügelbiegung A380 --> da ist auch CFRP im Flügel verbaut, aber auch alu --> https://www.youtube.com/watch?v=Q9ins-nbsGY
Hier was vom A350, da ist aber sehrviel im Flügel CFRP verbaut. --> https://www.youtube.com/watch?v=--LTYRTKV_A
Hier ein Alu-Flügel --> A320: https://www.youtube.com/watch?v=95q0JvYvtsM
und noch einer --> B737: https://www.youtube.com/watch?v=mVCs0ztb0zE
und wenn wir schon bei alteisen sind, hier noch ne B747: https://www.youtube.com/watch?v=j_zK8QmYWI0


Einfach mal das nächste mal selbst beim Fliegen aus dem Fenster schauen, da tut sich so einiges!
Und wer mal A340-600 fliegt (das ist der mit dem arg langen Rumpf) kann auch mal gang von vorne bis hinten entlangschauen. Der Rumpf biegt sich da auch ordentlich.....

Ne ordentliche Alu struktur kann so einiges ab, ich sehe prinzipiell keine Unterschied zu Stahl. Entscheident ist sind halt die Spezifischen Kennwerte der einzelnen Materialien und wie gut man die Materialkennwerte in die Praxis überführen kann. Wenn das gut geht, baut man viel CFRP und Titan! --> Siehe z.B. Airbus A350. Aber das ist halt "etwas" teuer erkauft. CFRP-Alu geht nur halb so gut, weil Korrosion und Thermale-Spannungen!

Ein "alt" Flugzeug wie ein A320 oder B373 sind halt Preis/Leistung quasi nicht zu schlagen, und bestehen zum Großteil aus Aluminium-Legierungen.
Klar, im Flugzeugbau sind die Lastflälle besser verstanden und genauer berechnet! Erkauft wird das wie schon erwähnt durch höhere Qualität und mehr Wartung....

[Bustreter]

Ich muss mich jetzt auch mal einklinken
Erst Mal meine Hochachtung vor so viel fachkompetenz im Bereich Metal
ganz allgemein gesagt ich bin immer wieder erstaunt wer in welchen Feldern so Firm ist dass er solche Sachen berechnen kann.
Allerdings frage ich mich an dieser Stelle ob eventuell Boden Luft Raketen oder Mars-Rover entwickelt werden sollen?
ich für meinen Teil habe mir meine Kabine inclusive des zwischen Rahmen s auch selber gebaut ohne langes Tamtam und ohne größere Dinge zu berechnen ich habe mich einfach an erfahrungswerten orientiert
der erfahrungswert war in dem Fall der Robur den ich einmal hatte.
für diesen habe ich mir eine wohnkabine gebaut mit einem ein laminierten zwischenrahmen und vierpunktlagerung.
Das ganze Ding habe ich dann im Zuge eines neu aufgebaut 4 x 4 sprinters auf diesen verpflanzt und mir dazu einen zweiten zwischenrahmen gebaut der alte zwischenrahmen ist ja im Boden des Koffers verbaut gewesen.
Hier habe ich eine dreipunktlagerung gebautwelche den fahrzeugrahmen vom zwischenrahmen entkoppeln.
Das ganze nicht in Alu sondern in Stahl und die Profile sind auch nicht besonders stark allerdings wiegt die Kabine auch keine Tonne inclusive der Einbauten ich habe jetzt auch nicht vor mit dem Sprinter über die Dünen zu fliegen erstens macht er das sowieso nicht mit und zweitens ist das nicht mein Ziel beim Reisen das iich mein Auto zerstöre bzw ganz grobe Sachen fahre.
Die Anforderungen sind halt sehr unterschiedlich.
Von daher denke ich dass der Steph sein Iveco bzw in Aufbau schon vernünftig konstruiert hat wie gesagt es ist halt kein Mars-Rover und keine Boden-Luft-Rakete da kann man sicherlich alles mögliche ausrechnen oder wenn man eine Turbine baut oder ähnliches.
zum Thema TÜV das ganze wird lange nicht so heiß gegessen wie es gekocht wird und wenn das vernünftig ausgeführt ist wird kein TÜV Prüfer die Sache ablehnen egal ob aufbaurichtlinie eingehalten oder nicht.
es fahren genug Fahrzeuge rum die von Firmen aufgebaut wurden die überhaupt keiner aufbaurichtlinie entsprechen.

achtung ich bitte die fehlende Interpunktion Groß und Kleinschreibung und eventuelle Rechtschreibfehler zu entschuldigen ich liege hier gerade am Strand im Wohnmobil in Albanien und lasse den Regen aufs Auto prasseln dank 4 g kann man sogar was mit schreiben und sich hier äußern.

Abschließend sei noch zu bemerken dass mein wohnkoffer Aufbau bisher beide Fahrzeuge anstandslos überlebt hat auch die zwischenrahmen und das ganze ohne riesen Berechnung.
Gruß Christoph

[Schnecke]

Werden die Konstruktionen im Flugzeug nicht genietet? Als Schreiner bin ich sowieso für Holz. Seitdem ich erfahren durfte, dass Flugzeuge aus Holz annähernd Schallgeschwindigkeit erreicht haben, sowieso!

Ciao Ralf

[hugepanic]

Werden die Konstruktionen im Flugzeug nicht genietet? Als Schreiner bin ich sowieso für Holz. Seitdem ich erfahren durfte, dass Flugzeuge aus Holz annähernd Schallgeschwindigkeit erreicht haben, sowieso!
Ciao Ralf

ja, im prinzip ist heute das meiste im Flugzeug genietet und/oder geklebt. Es gibt aber auch schweißbaugruppen, auch in Alu. Jeder A380 hat viele hundert meter schweißnaht an der Haut/Beplankung.
Das Problem ist halt das Schweißbares Aluminium (ohne schweißzusatz) in der Regel "nix taugt" --> Auf luftfahrt-niveau!!! Eine Ausnahme bilded Scalmalloy, aber das ist auch wieder recht teuer. Dafür ist es halt mit einer guten 6000er Legierung vergleichbar.

Holz:
Eines der größten Flugzeuge ist auch in Holzbauweise gebaut worden: Hughes H-4
Problem bei Holz ist halt die Feuchtigkeit und Wartung, grade bei Strukturellen Teilen ---> siehe auch den Halleneinsturz in Bad Reichenhal

[the_muck]

Hier gibt es noch mal nen Paar Infos zum Alu

http://www.aluinfo.de/files/_media/doku ... rungen.pdf
http://www.aluinfo.de/files/_media/doku ... _5c_de.pdf

Recht einfach und verständlich geschrieben das ganze... und wo die Probleme bei den Schweißstellen sind durch die Wärmeeinwirkung. Vereinfacht gesagt geht wohl beim Erwärmen, die durch die Kaltverformung hergestellte Festigkeit in den Randschichten wieder verloren. Und auf einen Uhr-Zustand zurück, oder verschlechtert sich noch weiter.

Mein FEM Programm hat hier 6061 recht detailliert aufgeführt in der Zugfestigkeit
O- Uhrzustand 125 N/mm²
T6- Kaltverformt 390 N/mm^2
geschweißt nur noch 62 N/mm^2

Wenn ich die Infos richtig verstanden habe sieht das bei 5083 anders aus weil es ein Naturhartes Aluminium ist und seine Festigkeit nicht durch die Kaltverformung erlangt? Kerbwirkungen und co spielen aber ja weiter eine Rolle.

grüße Malte

[InsomniaBCN]

Ich packe hier mal den Link zu einer Firma für GFK-Produkte in die Diskussion: https://fibrolux.com/

Diese Firma bietet neben diversen Konstruktionsprofilen auch ein Programm zum Berechnen von Belastungen an GFK-Profilen an.
Von der Belastbarkeit allgemein schneidet GFK da gar nicht so schlecht ab und um Korrosion muss man sich auch keine Gedanken mehr machen, wie dies bei Stahl der Fall ist.
Vom herkömmlichen Aufbau eines NFZ-Hilfsramens betrachtet, sind meiner bescheidenen Meinung nach sind diese "fertigen" GFK-Profile in ihrer homogeneren Form eine wesentlich belast-und ebenso berechenbarere Option als die GFK-Stringer im Bootsbau.
Doch generell stellt die Verbingung zwischen den GFK-Profilen mit die grösste Herausforderung dar. Auf der einen Seite verwindbar - doch auf der anderen Seite belastbar und fest.

ABER ...

- GFK ist im Vergleich zu Stahl erheblich teurer
- die Gewichtseinsparung im Vergleich zu Stahl macht sich erst ab einer gewissen Grösse und Baumenge bemerkbar
- für nahezu alle TÜVler ist im KFZ-oder genauer NFZ-Bereich ist die Verwendung von GFK absolutes Neuland

Besonders letztgenannter Punkt wird wird für den ambitionierten Individualisten eine schwer zu meisternde Herausforderung, da so mancher selbstgefällige Herr im Kittel bestimmt ausfürliche Berechnungen und Vergleiche von einen anderen Ingenieur sehen will. Und dies in solch einer Form, dass sie in seinen "Kosmos" nachvollziehbar ist.

Selbstbauende Individualisten und seien sie noch so begabt und kompentent, werden von vielen TÜVlern nicht ernst genommen.


GFK oder allgemein leichtere Verbundwerkstoffe werden sicher ihren Siegeszug fortsetzen und so auch in diesem Bereich sicher auch ihren Platz finden.
Bei "herkömmlichen" Wohnmobilen ist dies ja auch schon ab und an der Fall - Stichwort GFK-Monocoque.
Einige wenige ganz wenige Hersteller aus Italien fertigen diese Monocoques an, weil sie unterm Strich sehr belastbar udn deutlich leichter sind und somit eines der grossen Probleme GESAMTGEWICHT der 3,5t Wohnmobile besser in den Griff bekommen.
Bei GFK-Monocoques kann ich mir durchaus vorstellen, dass diese es mal ganz locker es mit einer herkömmlichen Kabine eines Offroadmobils aufnehmen kann.
Hier ist allerdings auch die "anitke" Bauweise durch Verkleben von fertig konfektionierten GFK-Sandwichplatten Geschichte.
Die Fertigung ist halt Dreh-und Angepunkt, denn es muss ja erst eine Negativform der späteren Kabine gefertigt werden, in welche dann bei späterer "Serienproduktion" das Monocoque laminiert wird.
Problem wie reissende Klebestellen zwischen Sandwichplatten, Kältebrücken usw. könnten dann endgültig Gesichte sein und die Kabinenproduktion deutlich beschleunigen.

Vielleicht ist dies sogoar eine Marktlücke im Bereich der Offroadmobile, denn ein derartiges GSK-Monocoque würde, sofern es im preislich ähnlichen Rahmen der Bundeswehrshelter liegt, so machem Aufbauhersteller mit Bastelllösung und Terminproblemen das Leben sehr schwer machen und einer der ersten Schritte sein, um Ordnung und Qualität in diesen Fahrzeugbaubereich zu bringen.

Sorry wenn ich da etwas sarkastisch bin, aber DAS was so mancher Aufbauhersteller so abliefert ist aus meiner Sicht in der Kataegogie "Erfahrungen am Kunden sammeln"


Weil hier das Thema Alu / GFK im Fall des Flugzeugbaus verwendet wird und ich mich in der Materie mal eine Zeit lang ein ganz klein wenig "eingelesen habe .... es spielt NICHT nur allein das eingesetzte Material eine Rolle.
In erster Linie ist das Endergebnis davon abhängig, wie diese Materialien miteinander verbunden sind.
Hier wird gleich mit verschiedenen materialverbindenden Verfahren gearbeitet, welche je nach Belastung und Kraftrichtung ganz konkret ausgewählt/berechnet wurden, damit zum einen die Verbundung einen gewissen Kraftschluss hat, zugleich aber auch die Elastizität bietet, dass man zum Beispiel wie in diesen tollen Belastungstests eine Tragfläge mal so beeindruckend nach oben biegen kann.

Das auch hier die lieben Ingenieure nicht immer so ganz richtig mit ihren aufwendigen Berechnungen liegen sieht man dann, wenn zum Beispiel an der Tragfläche eine Effekt auftritt, welcher als Flattern bezeichnet wird und welcher eine so toll und belastbare Tragfläche strukturell mal ganz fix zerlegen kann. Wie dieses Flattern genau entsteht möchte ich hier nicht weiter ausführen - es sollte aber nur ein kleines Beispiel dafür sein, wie aufwendig und ebenso nicht zu 100% vollkommen solche Ingeniereursleistungen sind (oder sein können).

Und leider stehen derartigen Entwicklerteams auch wesentlich umfangreichere Budgets und Berechnungsmöglichkeiten zur Verfügung.

[Wuiderer]

Problem bei Holz ist halt die Feuchtigkeit und Wartung, grade bei Strukturellen Teilen ---> siehe auch den Halleneinsturz in Bad Reichenhal

Da muss ich dann doch als Holzbauer nochmal einhaken
Natürlich war das was in Bad Reichenhall damals pasiert schrecklich - ich kannte selbst jemand unter den Opfern - aber man darf hier nicht die Fehler aufs Holz schieben.
Verschieden Untersuchungen haben ergeben, dass der damals verwendete Leim für die vorherrschenden Bedingungen nicht der richtige war. Die regulär errechnete statische Traglast wäre ohne Materialfehler nicht erreicht gewesen. (Für interessierte, gibts hier einen guten Bericht)

Übrigens hat dieser Vorfall auch die Arbeit der Gutachter in diesem Bereich sehr verändert. Seit dem ist es nicht mehr zugelassen, dass der Gutachter seine Einschätzung mittels Fernglas vom Boden aus macht, sondern muss Handnah jeden einzelnen Balken an allen sichtbaren Seiten einsehen und bewerten um so etwas wie dieses Leimversagen zu verhindern.

Aber Stahl ist auch nicht besser. Das Kann dir bei einer unsauber ausgeführten Schweißnaht auch passieren, dass diese auf einmal den Dienst quittiert, obwohl sie rechnerisch halten sollte... Es ist alles eine Frage der Ausführung.
Gruß Clemens

[msk]

Vom herkömmlichen Aufbau eines NFZ-Hilfsramens betrachtet, sind meiner bescheidenen Meinung nach sind diese "fertigen" GFK-Profile in ihrer homogeneren Form eine wesentlich belast-und ebenso berechenbarere Option als die GFK-Stringer im Bootsbau.

Sehe ich anders. Diese Profile haben mit schlauem Einsatz von hochfesten Materialien einmal gar nichts zu tun. Das ist nur eine Masse von Polyesterharz und Glasfaserschnipseln. Ich Willen an einem konkreten Beispiel benennen. Habe aus diesem Sortiment an meiner Kabine im ersten Anlauf (weil: das macht man ja so im Exp.Fzhg.bau) Eckenwinkel aus GFK gekauft und verklebt. Dann mal einen Winkel in die Hand genommen und ihn mit bloßer Hand in zwei Teile zerbrochen. Nein, ich bin nicht Hulk. Aber die Verbindung über die Ecke hatte nichts mit Lastandornung von Fasern zu tun, muss man sich eher wie einen Kuchenteig vorstellen – überall dasselbe und der Kleber wird es schon richten. Dann einen Vergleich gemacht und zwei Lagen (!) 450 Gramm Bi-diagonal Carbongelege über dieselbe Ecke laminiert. Materialhöhe: circa 1 mm. Dieses Winkellaminat ist nicht einmal mit dem Hammer zerstörbar, habe ein wenig mit den überstehenden und abgeschnittenen Resten experimentiert.
Lange Rede kurzer Sinn: GFK spielt dann seine Vorteile aus, wenn man das Material beherrscht. Die erwähnten Profile sind ökonomische Massenware, die nicht die Aufgabe hat, hochfest zu sein. Andere Baustelle.

- GFK ist im Vergleich zu Stahl erheblich teurer

Absolut!

- die Gewichtseinsparung im Vergleich zu Stahl macht sich erst ab einer gewissen Grösse und Baumenge bemerkbar
-
Wie bei allen Materialien ist es der großflächige Einsatz, der große Auswirkungen hat. Brauche ich 5qm Holz für den Innenausbau, ist Pappelsperrholz die beste Wahl. Brauche ich 3 Kubikmeter, ist Balsa seinen Mehrpreis wert.

für nahezu alle TÜVler ist im KFZ-oder genauer NFZ-Bereich ist die Verwendung von GFK absolutes Neuland
kann ich unterschreiben. Das Thema Splittergutachten kann zum Fallstrick werden. Austausch mit dem Gutachter kann helfen, notfalls die Suche nach einem kompetenten Sachverständigen, der Interesse hat. Das könnte länger dauern als der Bau der Kabine.

Martin

[the_muck]

Moin,
die Sachen von Fibrulux können leider wirklich nicht viel. Die sind dafür gänzlich ungeeignet... s
Zum Gewicht... die verbauten Stahlrahmen hier in FM2 Größe wiegen ~250-300kg wenn ich da richtig liege. Mein erster Alu Entwurf der durch die Schweißnähte so nicht wirklich realisierbar wäre mit Feld Wald und wiesen Alu, wiegt 110kg, 12t Flächig mit 3,6er Sicherheit, 4P Lagerung. Das gleiche Konstrukt in Stahl wiegt 330kg und hat durch die ähnliche Zugfestigkeit keine Wesentlich höhere Sicherheit, ist aber natürlich steifer wenn ich mich da jetzt nicht verhaue.

Die Frage ist bis wohin der TÜV sich interessiert, ich hab da noch keine Abnahme hinter mir. Werde das vorher aber sich einmal durch gehen.

Aber wenn solche Laschen OK sind... was spricht da gegen ein Massives Laminat?
https://image.jimcdn.com/app/cms/image/ ... /image.jpg

Grüße Malte