Bei einem Autounfall mit Anhänger wurde 2024 die B13 teilweise schwer beschädigt.
Insbesondere das Seitenruder hatte den Unfall nicht überstanden und wurde irreparabel zerstört.
Schnell war klar, dass ein Neubau nötig ist. Unsere Hoffnung war daher, dass wir die Formen
wiederverwenden können, welche in den 1980er Jahren für den Bau des Leitwerks und Ruders
verwendet wurden. Leider waren diese schlichtweg nicht mehr aufzufinden.
Damit wurde die Aufgabe des Seitenruder Neubaus bedeutend komplexer: wir müssen nicht
nur ein neues Seitenruder bauen, sondern auch neue Formen anfertigen und überhaupt erst
einmal herausfinden, was noch so alles zu einem Seitenruder dazugehört. Mangels technischer
Zeichnungen, welche das alte Ruder beschrieben hätten, mussten wir mit Maßstab und Bleistift
die Geometrie des Ruders ermitteln und in einem CAD-Modell darstellen, in der Hoffnung,
dass wir so genau gearbeitet haben, dass das Ruder abschließend auch an die B13 passt.
Anschließend haben wir das Seitenruder seziert, um den Aufbau im Inneren besser verstehen
zu können.
Von Ureol zur Dämmstoffplatte aus dem Baumarkt
Beim Bau von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen wird klassischerweise zunächst eine
Negativform hergestellt, in die anschließend das Bauteil laminiert wird. Für solche Formen
eignet sich beispielsweise Ureol, ein dichter PU-Schaum. Das Material lässt sich präzise
bearbeiten und ermöglicht, nach dem Einschleifen, sehr gute Oberflächen.
Allerdings hat Ureol auch einige Nachteile: insbesondere der Preis ist für einen studentischen
Verein nicht zu vernachlässigen. Da wir bei unserem CAD-Modell nicht sicher genug waren,
ob dieses am Ende einen Ruder entspricht, welches passt, suchten wir nach Möglichkeiten, das
finanzielle Risiko bei einem Fehler im Modell zu minimieren.
Beim Wintertreffen 2025 stellte die Akaflieg Darmstadt das sogenannte Semi-Flying Mould
Layer-Verfahren vor. Hierbei wird die Form nicht aus einem Block Ureol gefräst, sondern aus
vergleichsweise günstigen XPS-Schaumstoffplatten, welche in jedem Baumarkt erhältlich sind,
gefertigt. Dies hat zunächst offensichtliche Vorteile wie einfaches Handhaben der Formen, da
diese deutlich weniger wiegen. Außerdem lässt sich XPS-Schaum viel schneller zerspanen, da
dieser deutlich weicher ist.
Einen entscheidenden Nachteil hat der Schaum dennoch (sonst würden das ja alle so machen):
die Oberfläche des Schaumstoffs ist auf Grund der großen Poren besonders rau. Somit kann
nicht direkt auf dieser laminiert werden. Der Workaround, welchen wir uns von den
Darmstädtern abgeguckt haben, ist der Flying-Mould-Layer. Hierbei handelt es sich um eine
dünne Lage Glasfaser, welche auf eine Glasplatte laminiert. Diese Glasplatte kann zuvor auch
bereits mit Filler besprüht werden. Wenn das Harz dieser Lage ausgehärtet ist, kann diese
entformt werden und hat eine nahezu perfekte Oberfläche, eben wie die Glasplatte. Diese
Schale kann nun in die Schaumstoffform gelegt werden und bildet die äußerste Lage des
späteren Seitenruders. Die weiteren Lagen und den Schaum für das Sandwich können auf
konventionelle Art auf den Flying-Mould-Layer laminiert werden.
Ausprobieren, kaputtmachen, verbessern
Zunächst mussten wir uns mit dem Verfahren vertraut machen. Hierfür haben wir eine Reihe
an Teststücken angefertigt, wobei wir Parameter wie Anpressdruck und Lagenaufbau variiert
haben. Nachdem wir unseren idealen Parametersatz identifizieren konnten, bereiteten wir ein
größeres, komplexeres Bauteil vor, um alle Schritte des Fertigungsprozesses testen zu können.
Konkret planten wir, das obere Viertel des Ruders zu bauen, inklusive Rippen und Scharnier.
Eine kleine Hürde legte uns der Flying-Mould-Layer dann dennoch in den Weg: zwar lässt sich
eine dünne, ausgehärtete Laminatlage beliebig biegen, allerdings nur solange diese Biegung um
eine Achse stattfinden. Das kann man auch selber ausprobieren, z.B. mit einem Blatt Papier:
sobald man versucht, dieses um zwei Achsen gleichzeitig zu biegen, beginnt dieses zu knittern.
Die Form des Seitenruders war eben doch so komplex, dass es mehrere Bereiche mit
mehrachsigen Krümmungen gibt. Hier entschieden wir uns, den Flying-Mould-Layer von der
Glasplatte nicht zu verwenden sondern eine nasse Gewebelage in die betreffenden Bereiche mit
etwas Überlapp zum Flying-Mould-Layer zu legen. Das führt dazu, dass diese Bereiche etwas
Nachbearbeitung in Form von Spachtel und schleifen benötigen werden, allerdings machen
diese nur einen kleinen Teil der Gesamtfläche aus.
Ein neues Seitenruder entsteht
Nachdem das Teststück weitestgehend erfolgreich hergestellt werden konnte, machten wir uns
an die fertigen Formen. Mit 2,20m Länge, passten diese gerade noch so auf unsere Fräse und
konnten jeweils in etwa fünf Stunden Fräszeit gefertigt werden. Da der Flying-Mould-Layer
die Unebenheiten der Form ausgleicht, brauchen bei unseren Formen auch kein aufwendiges,
händischen Einschleifen der Formen sondern konnten diese direkt nach dem Fräsen verwenden!
Nach dem wir unsere beiden Schalen laminiert haben, konnten die Rippen und Beschläge
eingesetzt und die Formen verklebt werden. Hier zeigt sich wieder ein Vorteil der XPS-Formen:
eine Hälfte wiegt, inklusive Holzplatte, kaum mehr als 20 kg, somit kann die Form ohne
Probleme von zwei Personen geschlossen werden.
den Überlapp, welcher zur Verklebung benötigt wird
Belastungsversuch
Für die Zulassung eines Flugzeugbauteils reicht es nicht aus, dass es stabil aussieht oder sich
bei vorsichtigem Anfassen nicht bewegt. Die zu erwartenden Belastungen müssen rechnerisch
bestimmt und anschließend nachgewiesen werden.
Als Grundlage für unsere Berechnungen diente die JAR-22, die Vorgängerversion der heutigen
CS-22. Darin sind die relevanten Lastfälle und Lastannahmen beschrieben, die für die
Auslegung berücksichtigt werden müssen. Aus diesen Lastfällen konnten wir die maximalen Kräfte bestimmen, die während des vorgesehenen Betriebs auf das Seitenruder wirken können
Nun musste das Bauteil zeigen, dass es diese Belastungen auch tatsächlich aushält und das
ganze bei 54°C!
Dafür wurde das nahezu fertige Seitenruder an der Wand eingespannt und ein Ofen um dem
Ruder herum errichtet. Nach dem Aufheizen wurden an den entsprechenden Stellen
Bleigewichte aufgelegt, bis die zuvor berechnete Belastung erreicht war, bei uns waren das in
etwa 90 kg.
Und das Ergebnis war erfreulich unspektakulär:
Das Seitenruder hielt
Die letzten Handgriffe
Nach dem erfolgreichen Belastungsversuch konnte das Seitenruder fertiggestellt und lackiert
werden. Die Oberfläche des Flying-Mould-Layers benötigte zwar ein wenig Nacharbeit für ein
gutes Finish, allerdings steht dieser Mehraufwand in keinem Verhätnis zu den Aufwand, den
man beim Einschleifen von konventionellen Formen gehabt hätte.
Um das ursprüngliche Ruderrestmoment wiederherzustellen, wurden entsprechende
Ausgleichsgewichte eingebaut. Am Rumpf gab es auch noch einiges zu tun, um die neuen Lager
einbauen zu können. Auch diese haben wir bezüglich ihrer maximalen Kräfte erprobt.
Damit war das neue Seitenruder fertig. Was noch fehlte, war der Moment, für den wir all diese Arbeit gemacht hatten: der Wiedererstflug der B13.
1145 Tage
Am 21. Juli 2026 war es schließlich so weit. Bei bestem Flugwetter machten wir uns auf den Weg zum Flugplatz Perleberg. Nach 1145 Tagen am Boden sollte die B13 endlich wieder abheben
Um 13:13 UTC war es dann soweit: Die B13e hob mit ihrem neu gebauten Seitenruder zum
ersten Mal wieder ab. 1145 Tage nach dem letzten Flug war die B13 zurück in der Luft.
Damit fand nicht nur die Geschichte des zerstörten Seitenruders ein Ende. Gleichzeitig hatten
wir etwas Neues gelernt: Mit dem Flying Mould Layer-Verfahren lässt sich auch ein komplexes,
fliegendes Bauteil wie ein Seitenruder herstellen.
Der Weg dorthin bestand allerdings aus deutlich mehr als nur ein paar Schichten Glasfaser und
einer Vakuumpumpe. Er bestand aus unzähligen Versuchen, verworfenen Ansätzen, kleinen
Erfolgen und sehr viel Arbeit.
Genau das macht solche Projekte für uns als Akaflieg aus: Man bekommt nicht immer eine
fertige Lösung geliefert. Manchmal muss man sie selbst entwickeln. Und manchmal führt dieser Weg nach hunderten Stunden Arbeit schließlich wieder dorthin, wo alles hin soll: In die Luft.
