TAGLIO ALI IN POLIESTEROLO – Prima parte

Pubblicato il da Sergio in tecnica |   , , , , , , , , ,

PRIMA PARTE- L’ATTREZZATURA

L’uso del poliesterolo espanso nella costruzione degli aeromodelli risale a diverse decine di anni orsono e non sara certo questo mio articolo a portare novita’ nel settore riguardante l’uso di materiali in aeromodellismo.

Ma e’ proprio per questo motivo che RCAeromodellismo non puo’ esimersi dall’annoverare tra i suoi articoli anche questo.

Perche’ usare il poliesterolo innanzitutto……questa e’ la domanda che dobbiamo subito porre sotto esame.

In un aeromodello il poliesterolo puo’ essere usato in maniera parziale o anche totale. Parziale se ci limitiamo al suo impiego nel ricavarne semiali e impennaggi, o totale, come nel caso degli “schiumini” , dove l’aeromodello e’ nella sua quasi totalità ricavato da espanso.

VANTAGGI

La leggerezza, il rispetto delle forme, la rapidita’ di costruzione, la robustezza, la economicita’ sono solo alcune delle qualita’ che invogliano all’uso di questa tecnica.
SVANTAGGI
Di contro possiamo dire che bisogna fare un uso attento dei collanti e dei pesi specifici dell’espanso stesso. Che presenta maggiori difficolta’ in eventuali riparazioni, e non ultimo, il fatto che bisogna dotarsi di una attrezzatura specifica.

Attrezzatura quest’ ultima che ci portera’ via un poco di tempo nella ricerca dei materiali e la costruzione stessa.

MATERIALI

Mi limitero’ a prendere in considerazione il solo poliesterolo espanso in quanto maggiormente usato nel settore aeromodellistico.

Ne vengono commercializzate diverse varieta’ che si distinguono tra loro per la differenza di peso specifico con conseguente diversita’ di aspetto della grana che lo costituisce.

A differenza di quanto si puo’ pensare, piu’ il pol. è leggero e piu’ la grana e’ grande, peggiore e’ il risultato del taglio.

Per uso aeromodellistico e nello specifico, per ali, impennaggi o altro, le grane piu’ usate vanno da 20 a 25 kg/mcubo, in quanto presenta una buona grana con tagli netti e precisi e si puo’ utilizzare per aeromodelli da allenamento come su maxi da acro o riproduzioni. La scelta dell’espanso presenta una certa accuratezza in quanto esistono in commercio prodotti ricavati da riciclaggio che presentano evidenti difformita’ nella qualita’ della grana ( cioe’ le cellette o le sfere alla vista) ed anche nella variazione a zone del colore delle stesse. Caratteristiche queste che possono rivelarsi fatali per improvvise criccature e distacco tra cellula e cellula e addirittura difficolta’ nel taglio a filo caldo.

Il poliesterolo e’ prodotto normalmente in travi con sezione di un metro per un metro e lunghezza sui 4 mt circa.. Sara’ poi’ l’artigiano a sezionarlo a seconda della richiesta dei vari clienti.

METODO DI TAGLIO

Il metodo piu’ usato e’ quello “del filo caldo”. Il principio e’ assai semplice:

Un filo resistivo tenuto costantemente in tensione (sotto tiro cioe’) tramite una struttura ad arco, viene portato ad una determinata temperatura per il passaggio di corrente elettrica.

ATTREZZATURA NECESSARIA PER IL TAGLIO

Sono essenzialmente due gli accessori necessari:

L’archetto e il trasformatore di corrente.

L’ARCHETTO dovra’ rispondere a delle precise caratteristiche quali la rigidita’, la robustezza, l’isolamento, la leggerezza e ultimo, ma non ultimo, il costo. Qualita’ essenziali queste che prediranno il buon esito dei nostri tagli.

Un archetto puo’ essere costruito con varie tipologie di materiali che vanno dal legno, alla lega, all’acciaio. Da esperienza fatta da me e da molti e molti aeromodellisti, le qualita’ sopracitate sono tutte ritrovabili nell’uso del legno come materia prima.

Per il disegno ed il concetto dovremo rifarci alle vecchie seghe manuali da falegname.
                                                 

 
 
 
 
 
        
 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dove vediamo in alto la corda tenditrice con il suo paletto arrotolatore, la barra intermedia con terminali incernierati e in basso la lama.

La apertura dell’archetto sara’ funzione della lunghezza delle semiali che noi vorremo produrre. Nella previsione di un modello con Ap. Al. di 2,50 mt la lunghezza utile del nostro filo di taglio sara’  di 1,20mt.

Questa e’ la foto del mio vecchissimo archetto  ma ancora efficiente

 
 
  Con alcune foto di dettaglio
  

Particolare dell’interrutttore e della partenza di un cavetto sul filo da taglio

  

 
 

 

 

 

L’altro terminale filo da taglio con molla di tensione

 



La molla di tensione superiore

Sorvolo direttamente sull’uso di altri materiali  per la costruzione dell’archetto e passo direttamente alla esposizione di un disegno per la costruzione di un archetto un tantino meno rozzo e piu’ presentabile del mio.

Vedi disegno





Per i montanti e la traversa sara’ utilizzata una barra di legno della sezione di 40x20mm in pino, abete o altro che avrete a disposizione. (ricordate che la leggerezza e’ importante).

 

Trasformatore  e filo da taglio

E’ assolutamente consigliabile non maneggiare cavi o alimentazioni al filo da taglioche portino direttamente la 220V alternata!!

Quindi va da se che dovremo procurarci un trasformatore che riduca la corrente di alimentazione a 12 o 24 V e poco importa se l’uscita in bassa tensione sara’ continua o alternata.

Potremo utilizzare ad esempio un trasformatore 220V /24V a prese multiple capace di erogare da 3 a 6 A su tensioni da 12 a 24V o 10 a 20A su tensioni da 6V.

Reperibile su  Catalogo RS in internet al costo di circa 40 euro.

L’altra possibilita’ e’ quella di usare un carica batterie piuttosto potente con uscite 6-12-24V  con possibilmente anche un regolatore di intensita’ da 6 a 10 A.

Le connessioni al filo caldo saranno realizzate con cavetto da 0.75 a 1.5mmq pe revitare  perdite di carico. Non superare i 2 o 3mt di lunghezza.

Per il filo da taglio e’ consigliabile che sia in Nichel cromo da 0.4 a 0.8mm dia .

Lo schema allegato da’ una idea del circuito da realizzare.

Schema di principio

 

trasformato da me in realta’ circa 35 anni orsono e tutt’ora ben funzionante.

Il trasformatore fu  “reperito” presso la azienda dove lavoravo

Il reostato variabile fu realizzato con materiale “da garage” facilmente reperibile a costo zero .

Le foto e i disegnetti che allego sono abbastanza esaurienti sulla costruzione molto molto rudimentale  ma efficacissima  del mio Reostato.

Viste oggi queste costruzioni possono indurre alla risata, ma riportate la mente a 35 anni fa quando non c’erano certe disponibilita’ . Non esisteva Internet dove andare a cercare informazioni e questi materiali nei negozi  erano disponibili su ordinazione e assai costosi. Per i tempi

Si ricorreva allora all’amico piu’ anziano ed esperto conosciuto, che  nel mio caso era rappresentato da un ex sottufficiale elettromeccanico sommergibilista, ex IIWW,

cresciuto in una MM dove  la parola d’ordine “arrangiarsi” era d’obbligo !!!

Lui mi ha insegnato questo reostato……”tre  chiodi ed un po’ di bachelite”!

Questo amico non c’e’ piu’ adesso ed e’ a lui, Paradisi Etrusco , che dedico con orgoglio questo articolo

L’ultima realizzazione uscita da questo “accrocco” e’ stata l’ala dello Zlin 50, costruito nel 2011 e oggetto di un articolo in questo stesso blog.

Vista esterna del gruppo trasformatore/reostato variabile Dimensioni : 200x150x150mm

Scatola aperta Si vede trasformatore e interno del “reostato” con i collegamenti

Scatola lato cavo 220V

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                      Seconda parte – Preparazione e taglio

 

Avendo stabilito la lunghezza libera di taglio del nostro archetto in 1200mm, e’ chiaro che ogni altra semiala piu’ lunga, dovra’ essere realizzata in piu’ parti.

Con calcoli alla mano senza andare a scapito della resistenza meccanica necessaria, potremo anche considerare di ricavare la seconda parte della nostra semiala e cioe’ la parte piu’ esterna, in espanso dal Psp piu’ basso ovvero tavola piu’ leggera. (momenti di inerzia minori non guastano mai).

La incollatura dei due tronconi puo’ essere fatta con  collanti epoxi o alifatici tenendo ben accoste tra loro le parti tramite nastro adesivo a base larga.

I collanti alifatici o vinilici avranno bisogno di essere ventilati per favorire la essiccatura che richiedera’ comunque piu’ tempo degli epossidici. Non e’ raro (anzi e’ sovente) che dall’esterno il collante sembri asciutto e quando poi si va ad aprire abbia invece  l’interno ancora morbido

Non ci rimane che passare alla tracciatura della vista in pianta della nostra semiala sulla tavola di espanso. Come gia’ scritto in precedenza sfruttare sempre al meglio la disposizione delle aree.

Tracciatura delle semiali e dei piani di quota

Una volta eseguita la tracciatura, entrano in gioco le nostre squadrette.

Squadrette in formica di varia grandezza

 
Da ricordare : Il filo entra dall’alto senza incontrare ostacoli, mentre dalla parte uscente, le parti sporgenti in legno del nostro archetto  potrebbero incontrare il piano di lavoro. Fatto questo che ci obblighera’ a introdurre degli spessori sotto le tavole. Spessori che dovranno essere sempre tutti eguali e ben spianati. Alcuni pesi ben disposti sulle tavole di espanso faranno si che non si muovano quando faremo pressione con il filo caldo.

Le figure successive, sui diversi metodi e condizioni di taglio,  sono molto piu’ eloquenti dello scritto.

Bisognera’ tenere anche di conto se saremo soli a tagliare o avremo l’amico o la consorte ad aiutarci.

Squadrette posizionate per il taglio

Vista frontale di altra maniera di taglio

 

Posizione dell'archetto per evitare "intoppi"

 

Semiala con forte allungamento (aliante) ricavata da due tronconi incollati

 

Tracciatura 1/2rie sul perimetro

Approfondiamo il discorso sulle nostre sagome centine.

Sono la parte piu’ delicata nella realizzazione delle ali. Abbiamo gia’ accennato anche ai materiali che le compongono e che dovranno ben rispettare la forma del profilo. Le sagome  si distinguono in positive (rappresentate dalla forma da ottenere) e negative (rappresentate invece da volume da estrarre dal blocco di espanso), tecnica quest’ultima riservata alla produzione industriale in quale di una certa difficolta’.

Io mi limitero’ a trattare la tipologia piu’ semplice, cioe’ la positiva.

La forma delle sagome poi terra’ di conto se vorremo includere o escludere il bordo di entrata dall’espanso stesso.

Le sagome saranno fissate  alla tavola di espanso tramite chiodi (dal dia. di 2 a 3mm). Le sagome centine porteranno una serie fori eseguiti lungo l’asse  della centina stessa e saranno del diametro dei gambi dei chiodi che piu’ precisi vi entrano migliore sara’ la precisione del risultato. Asportate dal sottotesta dei chiodi quelle piccole morsicature sul gambo che darebbero fastidio alla loro introduzione.

Fissare cosi’ la centina all’espanso traguardando gli assi tracciati sul blocco, attraverso i fori sull’asse centine e centrandoli il piu’ possibile.

Sagoma centina con linee avanzamento taglio e fori visione 1/2ria

In un’ala di forma trapezoidale ci troveremo di fronte ad una centina di radice piu’ lunga di quella di estremita’ E’ chiaro quindi che l’operatore che percorrera’ la parte piu’ lunga della centina dovra’ tagliare piu’ velocemente dell’amico che e’ dalla parte della piu’ corta.. Ed e’ a questo proposito che andremo a suddividere e marcare le centine in tante parti uguali numerandole  entrambe, ad esempio, da 1 a 10.

Entrambi gli amici “canteranno” ad alta voce il numero sul quale passeranno sopra con il filo caldo e il taglio risultera’ tanto piu’ preciso quanto gli amici riusciranno a dire lo stesso numero allo stesso momento…..cioe’, all’unisono !!

Un po’ di prove per affiatarsi non guasteranno.

Le generatrici sul dorso centine stanno ad indicare l'avanzamento all'unisono del filo

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Premessa

Prima ancora di iniziare a parlare della ricopertura delle ali in espanso, possiamo anche dire che non sempre questa si rivela necessaria.

Infatti per modelli di piccola stazza ed in particolare per piccoli delta o schiumini, puo’ anche bastare, dopo avere introdotto nell’ala il / i longheroni di rinforzo, una leggera cartatura superficiale per togliere delle bave o della peluria ed essa  e’ gia’ pronta al volo.

Esempio di ala Delta

Mentre invece per ali di una certa grandezza e che devono rispondere a certe sollecitazioni non solo sara’ necessaria la ricopertura, ma addirittura si potrebbero rendere utili rinforzi in fibre di vetro o in carbonio applicati nelle zone piu’ sollecitate.

Ci sara’ quindi da prendere in esame le tipologie di rivestimento, le tipologie dei rinforzi e dei collanti.

Parleremo del solo metodo tradizionale dell’incollaggio sotto pressa o pesi, sapendo pero’ che esiste anche il metodo del sottovuoto.

Occorrera’ avere un buon piano di lavoro costituito preferibilmente da tavola con ottima planarita’ dello spess. Di 3-4cm  ricoperta in laminato che offre bene il fianco alla pulizia.

La ricopertura

Qua siamo di fronte a diverse scelte che sono funzione del tipo del modello innanzitutto, della reperibilita’ di mercato, della attrezzatura a nostra disposizione.

La prima scelta cadra’ sulle tavole di balsa. La massima lunghezza reperibile in commercio e’ di 1200mm. Questo, considerati i dovuti margini, ci permettera’ di ricoprire semiali fino a 1180mm di lunghezza. La larghezza standard e’ di 1000mm.

Il balsa e’ caro e dovremo fare quindi un buon uso cercando di incollare tra loro le tavole in modo da avere il minor spreco possibile senza andare a scapito della robustezza.

Disposizione tavolette copertura

Prima di essere stese sull’anima di espanso, le tavole saranno incollate tra loro e

ci tornera’ utile unirle preventivamente, una ad una, con del nastro adesivo.

Aprendo poi i fogli “a libro”, apporteremo un leggero filo di collante sulle testatine.

Bastera’ quindi appoggiarle sul nostro piano di lavoro e congiungerle con qualche striscetta di nastro per tenerle ben unite tra loro e lasciarle essiccare.

Il collante cellulosico sara’ il nostro preferito (tipo UHU-Hart) per le buone caratteristiche di presa.e di cartavertartura. Man mano che uniamo tra loro le tavolette, avremo la immediata cura di asportare con un panno eventuali fuoriuscite di colla, sui due lati.

Incollaggio tavolette

Altro tipo di copertura e’ dato da fogli di impiallacciatura. Qua la scelta si fa un poco piu’ delicata perche’, se non ferrati in materia, dovremo farci consigliare dall’amico falegname.

Il mercato offre legname per tutti i gusti. Personalmente, quando ne ho fatto uso, ho preferito sia  il Tanganica che l’Obeche.. La impiallacciatura e’ normalmente disponibile in tagli della larghezza max di 40-50cm. Lo spessore va da 0.5 a 0.8mm .

La impiallacciatura, specie  se siamo in stagione molto asciutta, va maneggiata con una certa attenzione per non farla schiantare , come prevenzione  io uso stendere trasversalmente al foglio qualche striscia di nastro adesivo.

Diverse sono le tipologie di collante, atte allo scopo,  oggi in commercio : A contatto (all’ammoniaca), vinilici o epoxi ecc. purche’ siamo ben sicuri che non aggrediscano l’espanso stesso

I collanti a contatto presentano il vantaggio di eseguire il lavoro con una certa rapidita’…..di contro, se malauguratamente sbagliamo a posizionare  il foglio altro non rimarra’ da fare, che gettare via tutto.

I collanti vinilici o alifatici sono ottimi ed a buon mercato rispetto agli altri e ci consentono tempi di lavoro abbastanza lunghi. Essendo a base acquosa e’ chiaro che la evaporazione della stessa sara’ lunga e la loro essiccazione necessita di qualche giorno almeno.

La mia preferenza quindi cade spesso sui collanti epoxi. Per stendere la epoxi ci avvarremo di una spatola dentellata larga perlomeno 5cm.  Per rendere piu’ fluida la colla e usarne in maniera dosata senza eccedere nei pesi, io uso allungarla con dell’alcool metilico nella proporzione di una parte di alcool e tre di colla.

Nell’uso di questi collanti fare bene attenzione alle istruzioni per controllare se le proprorzioni di mescola sono date in peso o volume.

Puo’ accadere che a volte, attraverso qualche microfessura del legname o addirittura per la sua porosita’, il collante riesca oltrepassare lo spessore della copertura specie durante la fase della pressatura ritrovandoci ad un blocco unico.  Ecco allora, che ci converra’ interporre tra fogli di copertura e gusci esterni, un foglio di cellophane.

Pressatura delle coperture

Stesa  la colla sulla foglia, andremo a posizionarla sull’espanso sia lato ventre che lato dorso avendo cura di controllare che rimanga una eccedenza di materiale di circa 1cm lungo tutto il perimetro della semiala. Come ho accennato nella seconda parte attenzione a non far colare resina nella eventuale sede/i di baionette. Interponiamo i fogli di polietilene e procediamo alla collocazione del “panino” sul piano, sovrapponendovi una controtavola magari di 2.5cm e su di essa, alcuni pesi. Questi pesi possono essere costituiti da taniche piene di acqua o altro. Per una semiala dai 100 ai 120cm di lungh. possono bastare tre taniche da 20lt ciascuna.

Per chi ha amici falegnami puo’ approfittare delle presse idrauliche in loro possesso.

Questa e’ la procedura piu’ classica e semplice.

Per ali di una certa apertura e forte allungamento come quelle degli alianti si procede spesso alla stesura sull’espanso stesso di tele di rinforzo in vtr che saranno poi inglobate al disotto del materiale di copertura. In questo modo il vtr andra’ ad incollarsi su entrambe le parti dando robustezza strutturale

VTR irrobustimento

Alla stessa stregua possiamo rinforzare anche quelle zone dell’espanso che vengono debilitate dalla estrazione di materiale  per ricavare le sedi dei carrelli e le sedi dei servocomandi

Anche se fin dall’inizio di questo articolo ho preso in considerazione una sola tipologia di piazzamento dei B.E. e B.U. (cioe’ il piazzamento di testa), va da se’ che  ne esistono anche altre varianti ed ogni variante comporta un differente  tipo di sagoma di centina da taglio.

Alcuni esempi :

Bordi Entrata (B.E.)

Nella Fig. 7 e’ costituito da una sola stecca di balsa duro ed e’ incollato “di testa” sulla copertura e  sull’anima di espanso. Si puo’ incollare con alifatica o epoxi, a seconda dei materiali usati.

Con Bordi E. e copertura in balsa,  sconsiglio la vinilica per la caratteristica di portarsi dietro, durante la fase di sagomatura e avviatura con carte abrasive, briciole gommose che andranno a creare dei solchi nei materiali teneri. Consiglio una Alifatica visto che presenta una certa vetrosita’ una volta essiccata e si lascia ben cartare spolverando.

Nella Fig. 8 il B.E. e’ realizzato in due strisce.di balsa incollate tra loro. Una sara’ incollata e sagomata sull’espanso, prima della copertura e l’altra verra’ incollata in seconda mano seguendo la procedura della Fig. 7.

Bordi Uscita (B.U.)

Nella Fig 9 si vede che e’ piazzato alla stessa stregua del B.E. della Fig. 7 mentre nella 10 viene inglobato nella copertura.

Bordi Entrata e Uscita

In taluni casi i B.E. ed  B.U. possono essere ricreati con strisce di VTR  con tessuto da 100gr . Questo chiaramente se incolliamo le ricoperture con resine. E’ questo un caso in cui la sagoma di taglio ricopiera’ per intero la centina

Sagoma centina con BE e BU gia' compresi nella sagoma di taglio

Il Diedro

Il Diedro alle semiali puo’ essere creato sia nella  fase di preparazione iniziale delle tavole di espanso, che dopo avere gia’ ritagliato e ricoperto le semiali. Nel primo caso si trattera’ di inclinare la tavola di espanso sul nostro tavolo e asportare il materiale con filo caldo guidato da squadrette.

Nel secondo caso, sempre tenendo la nostra semiala inclinata andremo ad operare con tampone o, se la abbiamo, macchina utensile.

Una delle diverse maniere di come ottenere il Diedro su ogni semiala

Incollaggio dei pannelli

L’incollaggio dei pannelli e’ “il momento della verita’ “ per la buona riuscita dell’ala.

Non ci saranno vie di mezzo….o risultera’ bene allineata o avremo creato un’elica  e tutto finira’ nel cassonetto rifiuti.

Prima di incollare i pannelli tra loro sara’ bene avere fatto qualche prova affinche’ la baionetta/e risultino precise, ma non troppo forzate nelle sedi……questo per dare un leggero spazio anche alla colla. E ricontrolliamo:

Abbiamo fatto i condotti passaggio cavetti e tubi aria carrelli?

Abbiamo creato i pozzetti di comunicazione dei suddetti passaggi?

Abbiamo fatto le sedi dei servi? (alcune ali portano un servo centrale per alettoni a strip o flaps) .

Quando siamo ben sicuri procederemo con l’incollaggio che sara’ di preferenza fatto con epoxi. In inverno sara’ preferibile  diminuire la viscosita’ della colla aiutandosi con un phon caldo.

Rinforzi con VTR

Una volta creata l’ala e’ solito andare a rinforzare la parte centrale con  VTR.

Per questo rinforzo sara’ bene usare del tessuto da non meno di 80gr/mtquadro e ricordiamo sempre che due strati da 40 sono piu’ robusti di uno da 80. Si puo’ arrivare, a seconda del caso o della grandezza dell’ala, anche a 100gr/mtquadro.

Adesso che abbiamo familiarizzato con la resina epoxi, questo lavoretto ci risultera’ certamente piu’ facile. Ricordare che la resina , specie se in estate, indurisce piu’ velocemente, quindi cercate di avere tutto il materiale, compresi gli attrezzi, tutto a portata di mano.

Andiamo a tagliare la banda di tessuto. Avremo cura di farla larga quanto la fusoliera piu’ 4 o 5 cm  per parte. Questo fara’ si che il rinforzo di VTR aumenti la resistenza meccanica dell’ala alle sollecitazioni, all’usura ecc.

Finire la banda di VTR a filo fusoliera significa andare a creare una bella frattura prestabilita della semiala !!

Inoltre questo margine sara’ utile per non sciupare i bordi di uscita se fisseremo l’ala alla fusoliera con degli elastici.

Lo sviluppo in lunghezza della banda in vtr sara’ tale da avvolgere l’ala per tutto lo sviluppo del ventre piu’ il dorso.

Ai lati della banda di VTR, dopo avere lasciato circa 1cm di spazio, applicheremo del nastro adesivo.

E’ consigliabile eseguira la stesura del rinforzo in due fasi, cioe’ prima un lato e quando e’ polimerizzato si passa all’altro. Non applicate troppa resina, ma quel tanto che basta a ricoprire il tessuto.

Fasce VTR irrobustimento unione centrale semiali

Una volta che il tutto e’ ben essiccato si procede alla lisciatura e applicare un poco di stucco ai bordi del VTR sfruttando il cm di spazio che abbiamo preventivamente lasciato, andandosi a raccordare con la ricopertura.

L’ala cosi’ preparata e’ pronta per la finitura superficiale.

Con questo articolo si chiude questa “infarinatura” su quella che e’ la tecnica della costruzione delle ali in poliesterolo. Non voglio davvero pretendere di avere scritto tutto quello che ci sarebbe da sapere in merito, ma mi auguro perlomeno di avervi messo in condizione di provare a costruirvi un’ala completa. Sarete voi poi, con le vostre esperienze, a completare il tutto.

Tra l’altro, per chi ci legge, potra’ rendersi meglio conto del sistema di avanzamento lavori seguendo l’articolo sulla costruzione del Piper Arrow/Cherokee, nel quale si parla  di ali in poliesterolo, con dovizia di foto e particolari che vi saranno certamente utili.

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