Sphärische Verformungen / Sicken auf der Oberseite eines Kitebaords

[Don Maso]

Hallo,

mich würde interessieren, ob sich schon mal jemand ernsthaft mit dem Thema spährische Verformungen auf der Oberseite eines Kiteboards auseinandergesetzt hat? Leider ist mein technisches Wissen nicht bzw nicht mehr vorhanden ... hab dieses Wissen (Leichtbau) verdrängt und 30 Jahre nicht mehr angegriffen ...

Ausgangspunkt ist, die Biegesteifigkeit des Sandwich geht mit der 2. Potenz der Dicke in die Berechnung ein (erster "röhrich'scher satz).

Und von Wellblech / Sicken weiss man, dass die Versteifungswirkung mit der Sickenhöhe (Abstand Obergurt zu Untergurt) in der zweiten und DRITTEN Potenz steigt. Die Sicken sollten demnach so hoch wie möglich ausgestaltet werden.

Quelle z.B.Leichtbau durch Sicken von Dipl.-Ing. (FH) Gerd K. Reitter VDI: http://www.4ming.de/index.php/leicht...ersickungsgrad

Bei Laminaten hat die sphärische Verformung (z.B. durch Sicken) auch noch einen anderen Vorteil, die Beulsteifigkeit/der Beulwiderstand (sagt man das so?) / Anbindung von Laminat an Kern steigt. Allerdings, wenn man z.B. Sicken auf der Oberseite ins Board fräst, verändert sich auch die durschnittliche Dicke des Boards (Steifigkeit, siehe röhrich'scher satz oben). Die Sicken dürften also wahrsch. die durchschn. Dicke des Boards nicht verändern ... und somit muss man die Deckplatte höher ausgestalten.

Wenn ich mir die Boards von z.B. North ansehe, haben die, wenn man den Kern aufteilt, einen Oberteil (CAP oder Deckplatte) und einen Unterteil (Basis oder Grundplatte) [die bei North und anderen Herstellern in einem Schritt aus einem Stück Holz gefräst werden]. Bei einem CAP tragen die Flanken etwas mit ... Steiner'scher Satz oder so ... (siehe LINK).

Meine Frage zielt darauf ab, ob man durch sphärische Verformungen im z.B. Oberteil, ein wesentlich bessere Eigenschaft aus dem Material herausholen kann bzw. Material (Laminat auf der Oberseite / Volumen an Kern) einsparen kann. Ich nehm mal an, dass sich auf der Zugseite keine Einsparung erzielen lässt ... tbd.

Als Beispiel, die beiden Photos zur Veranschaulichung. Meine Boards sehen optisch so ähnlich aus wie die von North:

Die Abgrenzung von Grundplatte und Deckplatte (CAP) sieht man am roten Glitter/Flakes des grünen Boards und am silbernen Glitter/Flakes des "goldenen" Boards auf den Flanken der Deckplatte / CAP.

In der angehängten Skizze kann man die beiden Boardteile folgendermassen darstellen. Grundplatte Rot, Deckplatte Grün. Beide Teile haben in der Zeichnung je 6 mm Dicke.

Wenn man die Höhe der Deckplatte verdoppelt, in meinem Beispiel von 6mm auf 12 mm (Boarddicke von 12mm auf 18mm) müsste man bei gleichem Gewicht/Volumen des Kerns eine wesentliche Versteifung / Veränderung der Eigenschaften erreichen. Technischen Hintergrund, siehe Link.

Klar, wenn die Deckplatte mehr Volumen hat, wird die Steife (mit der 2. Potenz der Dicke) höher. Durch die Sicken (siehe drei Blaue Gurte in der Zeichnung, dazwischen geht es auf die Deckplatte runter) müsste die Steifigkeit bei gleichem Laminat und gleichem Gewicht/Volumen des Kerns dennoch wesentlich zunehmen, stimmt das? Zumindest ist das Wellblechtheorie ...

Zur Klarstellung, was ist das Ziel: Gewichtsreduktion durch a) Reduktion der Laminatstärke bei z.b. gleichem Volumen des Kerns und/oder b) Reduktion der Kerndicke bei gleicher Laminatstärke, alles bei besserer Beulfestigkeit.

Das Thema kann man ja noch weiter spinnen .... durch die unterschiedliche Dicke der Deckplatte (siehe Photos meiner Boards, ist ersichtlich) ergibt sich eine unterschiedliche Steifigkeit / Biegelinie .. im Bereich der Inserts/Auflager braucht man keine Sicken/Biegelinienwendepunkt (was praktisch wäre/ist). Durch die Richtung der Sicken kann man Steifigkeit in bestimmten Richtungen erhöhen (Längsachse und/oder 30 Grad in Richtung Tips). Irgenwann endet man bei einem Exoskelett. http://www.justluxe.com/lifestyle/lu...re-1951373.php

Herstellung ist auch kein grosses Problem. Entweder durch das Fräsen der "Sicken"/"Verformungen" in den Kern oder durch das Aufkleben von "Gurte" auf den Kern.

Auf der Unterseite kann man das Thema natürlich auch anwenden, "channels" haben ja auch keine andere Wirkung ... nur muss man halt aufpassen, dass man keine "Bremser" fräst ... 90 Grad zur Fahrtrichtung, soll strömungstechnisch nicht so optimal sein! Aber man könnte einen Gurt auf den Kern aufkleben ... quer zur Fahrtrichtung ...

Ich hab keine Ahnung, ob ich mein Thema richtig transportieren konnte. Anyway, freue mich auf Antworten!

Ahh ja, und wie sieht das mit der Bruchfestigkeit aus ... die Steifigkeit wird erhöht, die Beulfestigkeit wird erhöht (so denke ich), aber was sagt der Bruch dazu? Ich würde annehmen, dass der gleich bleibt. Aber Versagen ist meist Delamination durch Beulen, wenn ich "röhrich" richtig vestanden habe. Daher stellt sich die Frage, ob Festigkeit überhaupt ein Thema ist ...

P.S.: Bitte schlag mir nicht vor, dass ich mir zum Test ein GFK-Wellblech(dach) von 140x40 unter die "Bindung" schrauben soll!

[kitesven]

ich habe keine ahnung und kann dir physikadingsbums kaum folgen, aber ich finds hochspannend, wenn sich einer so gedanken macht

[Don Maso]

Zitat von kitesven

ich habe keine ahnung und kann dir physikadingsbums kaum folgen, aber ich finds hochspannend, wenn sich einer so gedanken macht

haha ... danke dennoch!

[Bastelwikinger]

Zitat von Don Maso

Hallo,

mich würde interessieren, ob sich schon mal jemand ernsthaft mit dem Thema spährische Verformungen auf der Oberseite eines Kiteboards auseinandergesetzt hat?

es wird halt angewendet, ob man sich damit theoretisch auseinandergesetzt hat kann ich nicht sagen. Zwei Beispiele:
http://www.move-surfstore.de/bilder/...oard-Freak.png
eben wie dein Brett

noch mehr in deinem Sinne, mit Längsversteifungen:
http://www.progenilife.com/images/large/kiteboard.jpg

Hatte auch mal Videos gesehen wo Amis (Carbon?-) Boxen ins Brett eingebaut haben, im Prinzip wie deine Skizze mit den Gurten, nur das die Oberfläche wieder glatt ist.

Zitat von Don Maso

Ausgangspunkt ist, die Biegesteifigkeit des Sandwich geht mit der 2. Potenz der Dicke in die Berechnung ein (erster "röhrich'scher satz).


Wenn man die Höhe der Deckplatte verdoppelt, in meinem Beispiel von 6mm auf 12 mm (Boarddicke von 12mm auf 18mm) müsste man bei gleichem Gewicht/Volumen des Kerns eine wesentliche Versteifung / Veränderung der Eigenschaften erreichen. Technischen Hintergrund, siehe Link.

ein maximal steifes Brett zu bauen ist kein Problem, will man aber gar nicht mehr.
Ich kann ein 12mm dickes Brett mit Schaumkern (Styrodur) und einer Lage 240er Carbon bauen, super leicht, bocksteif und richtig stressig zu fahren.
Bei Sonderkonstruktionen aber sinnvoll (Flysurfer Razor, extrem enges Anwendungsgebiet ohne Rücksicht auf Fahrbarkeit und Dreheigenschaften).
Also Ziel erreicht ohne aufwendige Wellenstrukturen/Fräsungen.

Zitat von Don Maso

Klar, wenn die Deckplatte mehr Volumen hat, wird die Steife (mit der 2. Potenz der Dicke) höher. Durch die Sicken (siehe drei Blaue Gurte in der Zeichnung, dazwischen geht es auf die Deckplatte runter) müsste die Steifigkeit bei gleichem Laminat und gleichem Gewicht/Volumen des Kerns dennoch wesentlich zunehmen, stimmt das?

Mit den ausgedünnten "Gurten" würde es aber extrem weich (oder Bruchempfindlich) in Querrichtung werden.

Zitat von Don Maso

Herstellung ist auch kein grosses Problem.

In jedem Falle aufwendiger.

Zitat von Don Maso

Auf der Unterseite kann man das Thema natürlich auch anwenden, "channels" haben ja auch keine andere Wirkung ... nur muss man halt aufpassen, dass man keine "Bremser" fräst ... 90 Grad zur Fahrtrichtung,

Konkaven oder noch stärker Channels auf der Unterseite bremsen auch schon bei 15 Grad Anströmung. Und das ist wohl bei allen Kiteboard Unterseiten so, dass die so angeströmt werden. Steps sind aber wirklich noch schlechter als sanfte Konkaven. Also Unten besser nur ganz sanft ...

Zitat von Don Maso

Ahh ja, und wie sieht das mit der Bruchfestigkeit aus ... die Steifigkeit wird erhöht, die Beulfestigkeit wird erhöht (so denke ich), aber was sagt der Bruch dazu? Ich würde annehmen, dass der gleich bleibt. Aber Versagen ist meist Delamination durch Beulen, wenn ich "röhrich" richtig vestanden habe. Daher stellt sich die Frage, ob Festigkeit überhaupt ein Thema ist ...

Ein Brett mit komplizierter Oberfläche wird leichter brechen, weil das "reale" Laminat schlechter wird (Lunker speziell an Kanten) und die Haftung zum Kern potentiell inhomogener ist. Und entscheidend für den Bruch ist die schwächste Stelle bzw. eine örtliche Überlastung ...
Also "keep it simple".

Zitat von Don Maso

P.S.: Bitte schlag mir nicht vor, dass ich mir zum Test ein GFK-Wellblech(dach) von 140x40 unter die "Bindung" schrauben soll!

Doch

Aber jetzt kommt's:
Ansonsten gibts das ja fast genau so wie du es vorschlägst, fährt auch ganz anständig (weil es nicht übertrieben wurde mit dem "Wellblech"*):

https://www.kite-team.de/images/prod...ages/851_0.png

*80% Optik, 20% Funktion, bei nur 4mm Konkaven ...

[Der Tuempelritter]

Servus!

Meine Sichtweise:

Bei einem dünnen Blech machen Sicken ja durchaus Sinn, bei einem Kiteboard eher weniger weil es sich hier um einen Sandwichaufbau handelt. Hier stützt dir der Kern sowieso genügend ab gegen Beulung (genau das ist mitunter seine Aufgabe!). Somit "klaut" dir die reingefräste Sicke höchstens noch Drucksteifigkeit und du hast eine neue Störstelle an der das Board brechen kann.

Mit nach oben abstehenden dünnen Rippen sieht es auch nicht so gut aus weil du zwar eine höhere Boardsteifigkeit bekommst aber dir in den Rippen hohe Druckspannungen einhandelst, Bruchgefahr. Das tieferliegende Laminat hat dagegen nix mehr zu tun.

--> Ein Sandwich funktioniert nach meiner Vorstellung dann am besten wenn es nicht zu "zerklüftet" ist. Wenn schon irgendwelche "abstehenden" Elemente dann lieber großflächig. Beispiel: Carved Predator.

Im übrigen ist ja jedes Board mit Konkave drin eine Art "Wellblech", eben mit nur einer Rippe.

Greetz
Micha

[Don Maso]

AD BASRTELWIKINGER:

GROSSARTIGER INPUT!

BEISPIELE:

Die drei Beispiele sind sehr gut, vielen Dank!
Das"Freak" von Move ist das was ich jetzt schon mache, ich nenne es mal "CAP" Bausweise (oder Torsionsbox über die Kanten gesehen).

http://www.carvingski.info/centix/de...pbauweise.html

Das Progeni/Mutari geht in die richtige Richtung, ist aber laut Reitter (siehe mein erster Link) eine Versteifungssicke ohne Wirkung (Kapitel 2.9.9 / Abblidung 2.9-12), da der Versickungsgrad nicht stimmt (Kapitel 2.9-21). Vereinfacht formuliert, die Flächenrelation von Obergurt zu Untergurt stimmt nicht.

Warum ist deiner Meinung nach das Board von Crazyfly mit "Doppelgewölbe" nur 20% Funktion? Du beziehest dich auf das Unterwasserschiff aufgrund der Ausgestaltung der Doppelkonkave?

Das Beispiel mit den Carbon-Boxen im Kern geht mE in Richtung STRINGER, und ist nach 2. röhrich'schem Gesetz nicht ganz so sinnvoll .. Oberfläche glatt (auf der Oberseite ), ok, macht Beschichtung einfacher.

ZIEL:

Ich geb dir vollkommen Recht, es ist sinnlos ein Brett mit Eigenschaften einer klingonischen Stahlschnitte zu bauen (vollsteif). 12-15mm Kern, ordentlich Carbon und der Ozean dreht sich ums Brett.

Was meinst du mit 240g Carbon bei Styrodurkern ist BOCKSTEIF? Ich bau mit 2mm - 12mm Kernen (in der Mitte) und 300-400g Carbon unten (100g Unidirektional, Rest 45/45) und es ist bei ca 90/100kg NICHT BOCKSTEIF). Nehme ich zu viel 45/45?

Ziel der Verformungen/Sicken ist es entweder A) den Kern dünner zu machen und/oder B) weniger "Glasmatte" aufs Brett zu legen, ALLES bei besserer ANBINDUNG LAMINAT und KERN (BEULEN) und bei geforderten Eigenschaften eine Gewichtsreduktion bei besserer Beulfestigkeit zu erhalten.

STIMMT, mit den drei (blauen) 12mm Gurten (wie auf meiner Zeichnung) wird es nicht gehen, nehme ich mal an. Die Zeichnung sollte nur vereinfachend darstellen, was ich meine.

AUFWAND:

Klar, die Herstellung ist etwas aufwendiger, keine Frage. In jedem Fall ein Schritt mehr. Der Aufwand muss sich technisch und wirtschaftlich lohnen (ganz gut dargestellt in Kapitel 0.2 (Zielsetzung des Leichtbaues). Eine Gewichtsreduktion um 10 Gramm bei doppelten Kosten kann es nicht sein.

Mit den Verformungen am Unterwasserschiff gebe ich dir Recht, habe das Thema deshalb nur am Rande angeschnitten.

BRUCH:

Ob das Laminat mit "komplizierter Oberfläche" leichter brechen wird, bleibt zu testen (ad Lunker speziell an Kanten). Vorausgesetzt man arbeitet mit Vakuuminfusion und hat keine scharfkantigen 90 Grad "Sprünge/Kanten" sondern kleine Radien von 1-2mm im Bereich der "Sicken/Verformungen), sollte die Anbindung Kern und Laminat sogar bessern sein. Die Radien sind natürlich herstellungstechnisch bei Verwendung einer Oberfräse ein Thema und je nach Fräskopf ev. ein zus. Aufwand. Entweder der Fräskopf stimmt oder man muss die Kanten mit "Bubbles" ausschmieren oder von Hand "nachschleifen".

AUSGESTALTUNG DER "SICKEN" / KOMPLEXITÄT:

Die Sickengrösse und Sickenform ist mE gegeben (siehe Kapitel 4 Gestaltungss- und Brechnungslinien für Sicken mit den Richtlinien 1 bis 55 und Kapitel 5 Optimierung versickter Strukturen). Es ist klar was funktioniert (max. Auswirkungen hat). Die grosse Frage / das Thema schlechthin ist also die Sickenanordung (siehe Kapitel 2.21 ff).

Volle Zustimmung, keep it simple, alles andere Erhöht das Risiko.

Wölbstrukturen wie in Kapitel 2.25.1 finde ich interesseant, aber ohne CNC schwer machbar ... es sei denn, du legst eine Wabenstruktur als Frässchablone auf. Bei Kapitel 3 (Sickenberechnung) muss ich dann leider meine Unfähigkeit während meiner Auslbildung eingestehen ... too much for me.

[Don Maso]

[/QUOTE][/QUOTE]

Zitat von Der Tuempelritter

Servus!

Meine Sichtweise:

Bei einem dünnen Blech machen Sicken ja durchaus Sinn, bei einem Kiteboard eher weniger weil es sich hier um einen Sandwichaufbau handelt. Hier stützt dir der Kern sowieso genügend ab gegen Beulung (genau das ist mitunter seine Aufgabe!). Somit "klaut" dir die reingefräste Sicke höchstens noch Drucksteifigkeit und du hast eine neue Störstelle an der das Board brechen kann.

Mit nach oben abstehenden dünnen Rippen sieht es auch nicht so gut aus weil du zwar eine höhere Boardsteifigkeit bekommst aber dir in den Rippen hohe Druckspannungen einhandelst, Bruchgefahr. Das tieferliegende Laminat hat dagegen nix mehr zu tun.

--> Ein Sandwich funktioniert nach meiner Vorstellung dann am besten wenn es nicht zu "zerklüftet" ist. Wenn schon irgendwelche "abstehenden" Elemente dann lieber großflächig. Beispiel: Carved Predator.

Im übrigen ist ja jedes Board mit Konkave drin eine Art "Wellblech", eben mit nur einer Rippe.

Greetz
Micha

Ebefalls Servus, Tümpelritter, danke für den spannenden Kommentar!


Ja, ich denke auch, dass dir (BEI UNVERÄNDERTER BRETTDICKE) die "Sicke" bei falscher Ausführung die Drucksteifigkeit nehmen kann, da die (durchschnittliche) Brettdicke - Abstand Zugseite und (durchschnittliche) Druckseite ja die Steifikgkeit ergibt (2. Potenz der Dicke), allerdings, die Flanken tragen auch mit, das Flächenträgheitsmoment sollte steigen (ich werf mal wieder mit nicht ganz verstandenen Termini herum ... Satz von Steiner: https://de.wikipedia.org/wiki/Flächenträgheitsmoment). Reitter (http://www.4ming.de/index.php/leicht...icken-fachbuch) fasst das Thema in diesem Beitrag ganz gut auf!

Wenn, wie in meinem Beispiel (skizze) z.B. das Volumen des Kerns gleich belassen wird, d.h. alles was du wegfräst, musst du an anderen Stellen wieder zugeben, müsstest du allerdings steifer enden, da du die zus. Steifigkeit durch die Sicken erzielen kannst. Anders formuliert, fräst du 50% der Fläche 5mm tiefer, musst du den Rest der Fläche um 5mm erhöhen. Da die Sickenhöhe aber mit der 2. und 3. Potenz in die Steifigkeit eingeht, kann man wieder reduzieren ... ist also eine rein mathematische Funktion ...

Generelle Aussage: Durch (richtiges) Vesicken/sphärische Verformungen kann man die Steifigkeit von unterschiedlichsten Materialien bei reduzierten Massen z.B. um den Faktor 10 erhöhen.

In meinem Beispiel (Skizze) habe ich das so ausgeführt, dass die Deckplatte (wenn man Board in zwei Teile trennt) in der max. Dicke ansteigt (nicht notwendigerweise verdoppelt).

AUSFÜHRUNG:

Ja, ich denke auch, dass es in Richtung WENIGER bzw. BREITE Rippen / Sicken gehen muss, ein paar Rillen bringen, wenn ich die Theorie verstanden habe, rel. wenig und eine Fehlerquelle (siehe auch Kommentar von Bastelwikinger)! Motto ist, WENIGER IST MEHR. Wichtig scheint zu sein, dass Obergurt und Untergurt der Sicken gleiche Fläche haben (Vesickungsgrad von 1).

Wenn ich mir den Carved Predator ansehe (http://www.carved.de/products/predator), verstehe ich, was sie gemacht haben. NUR, eine Maximierung haben sie m.E. nicht erzielt ... ABER ein schönes Brettl, muss man sagen ..


FESTIGKEIT/VERSAGEN des Bauteiles:

Ich nehme auch an, dass durch die Versickung die Druckspannung (bei gleicher Laminatdicke) steigt, ABER, reduziert sich dadurch die Festigkeit (ich glaub das ist das Thema)?

Ich verstehe das Argument, dass das Sandwich/der Kern schon gegen Beulen schützt (abhängig vom Kernmaterial), die Fragte ist ob man das Risiko des Beulens durch Sicken/sphärische Verformungen verbessern kann. Und da lautet, wenn ich mich richtig erinnere, die Antwort JA, weil ja auch die Fläche der Anbindung Kern Laminat grösser wird (glaube das ist der Grund,aber GLAUBEN heisst nix WISSEN ....).

Da der Bruch bei Sandwichkonstruktionen v.a. durch Beulen eintritt (Anbindung Laminat/Kern), sind wir bei sphärischen Verformungen/Sicken wieder beim Thema, dass sie dem Beulen entgegenwirken wirken sollten (Flächenträgheitsmoment / sofern richtig ausgeführt - siehe Reitter iVm Steiner).

Am Ende des Tages werde ich wohl mangels meiner Fähigkeit das "Ding" zu berechnen, um Versuche nicht herumkommen ... finde das Thema "Exoskelett" (klingt nur besser als Sicken) sehr interessant ... das Thema hier zu diskutieren bringt allerdings viel mehr Input als zehn unnötige Versuche ...

[Don Maso]

Ich hänge mal eine weitere Skizze an. Darauf zu sehen sind 4 verschiedene Beispiele "A" bis "D".

Die Outline ist Rot (Grundplatte), die Deckplatte hat schräge (gelbe) Flanken mit ca. 25 Grad und die Sicken (was weggefräst würde) sind auf der Deckplatte in weiss ausgeführt (ohne Hatch). Jener Teil der bleibt (Gurt/Rippe, etc.) ist grün oder rot gezeichnet.

Beispiel A:

Rel. schmale Rillen, insb. in Fahrtrichtung, in Richtung Tips mit 30 Grad auslaufend. Versickungsgrad nicht optimal, da Obergurt mehr als doppelt so breit wie Untergurt.

Beispiel B:

Rel schmale Rillen, insb. in Fahrtrichtung, wieder mit 30 Grad auslaufend. Versickungsgrad noch schlechter als bei Modell A

Beispiel C:

Rote Boardhälfte (C1) hat einen Versickungsgrad von ca. 1 (also optimal) bei relativ wenigen aber breiten Sicken. Grüne Boardhälfte (C2) hat ebenfalls einen Versickungsgrad von ca. 1 (also optimal), aber viele schmale Sicken. Beide, C1 und C2 Beispiele haben die Sicken in 30 Grad zur Fahrtrichtung ausgebildet, die "Gurte" oder "Rippen" am Rand und in der Mitte sind in Fahrtrichtung.

Beispiel D:

Rote Boardhälfte (D1) links und grüne Boardhälfte (D2) rechts unterscheiden sich kaum, in der Mitte gibt es Sicken in Fahrtrichtung / Längsrichtung, die in Richtung Tips 30 Grad zur Fahrtrichtung gehen. Versickungsgrad von 1, also optimal. ... sieht schon beinahe wie ein Skelett aus ...


Mit der Richtung der Verformungen UND Tiefe kann man auch die Eigenschaften steuern. Da die Deckplatte in Richung Tips fällt, ist die Versteifungswirkung nur in der Boardmitte maximal. Durch den 30 Grad Winkel zur Längsachse sollte die Druckspannung auch etwas reduziert werden. Wie bei 30/30 oder 45/45 Gelege ...

Die Frage ist, ob das Sinn macht oder ob ihr z.B. nur in Fahrrichtung versicken würdet?! Optik und Plug-in lassen mir mal beiseite. Fersenbereich ist natürlich interessant ...

Und wenn man es einen Schritt weiter treibt, die Faserrichtung wird jetzt interessant ... 0/90 vs. 45/45 vs. 30/30 vs. -/90 ...

[Der Tuempelritter]

Ich glaub wir sollten hier auch mal unterscheiden zwischen Steifigkeit und Festigkeit.

Bei der Steifigkeit geb ich dir recht: Da hast du Chancen bei gleichem Gewicht mit Sicken ein steiferes Brett zu bauen wenn das dein Ziel ist. Oder eben ein bisschen Gewicht zu sparen bei gleicher Steifigkeit.

Spätestens bei der (Bruch-)Festigkeit hast du aber einen Nachteil weil du bei Sicken lokal höhere Schubspannungen bekommst als bei glatter Boardoberseite. Die führen dann bei geringerer Belastung zur Delamination. Das ist der Preis den du zahlen musst wenn du Sandwich und Sicken kombinierst.

... Übrigens hab ich die Überlegung gerade (nicht ganz so intensiv ) gehabt bei einem kleinen Directional mit "Seitenwangen" die ca. 5mm höher sind als das restliche Brett. Ich werds trotzdem bauen weils mir optisch gefällt. Solls doch brechen

[Don Maso]

Zitat von Der Tuempelritter

Ich glaub wir sollten hier auch mal unterscheiden zwischen Steifigkeit und Festigkeit.

Bei der Steifigkeit geb ich dir recht: Da hast du Chancen bei gleichem Gewicht mit Sicken ein steiferes Brett zu bauen wenn das dein Ziel ist. Oder eben ein bisschen Gewicht zu sparen bei gleicher Steifigkeit.

Hmmm, ja, wir liegen jetzt gedanklich auf Linie ... betreffend die Steifigkeit ... maW, geringere Laminatdicke oder gerigeres Kernvolumen sollten möglich sein.

Zitat von Der Tuempelritter

Spätestens bei der (Bruch-)Festigkeit hast du aber einen Nachteil weil du bei Sicken lokal höhere Schubspannungen bekommst als bei glatter Boardoberseite. Die führen dann bei geringerer Belastung zur Delamination. Das ist der Preis den du zahlen musst wenn du Sandwich und Sicken kombinierst.

Belastungen:

Jetzt wird's ganz interessant! Die Schubspannung, von der du sprichst, betrifft rein das Laminat, nicht den Kern, richtig? Das heisst es handelt sich um eine Druckbelastung.

Ich zitiere mal wieder unseren Röhrich:

Zitat:
Wer hat den was von Schubbelastungen oben erzählt? Da ist genauso wenig Schub wie unten - Schub im Laminat hat man nur beim tordieren des Boards oder beim Biegen des Boards, aber dann im Kern.
Nee, nee oben und unten gibts fast nur Zug-Druckbelastungen und deshalb alle Fasern in Längsrichtung und ein paar quer dazu, damit das Board nicht auseinanderfällt. Oder der Einfachheit halber einfach oben und unten 0/90.
Manche Leute verwechseln Schubbelastungen mit Beulversagen. Aber beulen tut das Board durch Druckbelastungen mit Ausknicken und dagegen helfen nur Fasern in Belastungsrichtung und Haftung Kern- Laminat.
Zitat Ende:

Wenn man sich z.B. die Bretter von North ansieht, haben die ja auch einen vertikalen Anteil bzw. Flanken mit ca. 20 Grad links und rechts der Deckplatte. In der CAP Theorie tragen die sehr wohl mit, wenn du weitere Flanken hast, müsste das Brett (sofern richtig ausgeführt) nicht nur mehr Steifigkeit sondern auch mehr Festigkeit haben.

Mince, on a second thought, durch die Vertikalen bzw Flanken (bei gleicher Laminatstärke) wird auch mehr Material / Laminat auf die Oberseite laminiert wird, d.h. daher steigt die Festigkeit und das Gewicht. Allerdings, ich bin ja von einem reduzierten Gewicht ausgegangen .... also kann ich das wiederum vergessen .... bis auf die Flanken die ich bei meinem Kern ohnehin schon habe.

Versagensgründe/Festigkeit:

Ich habe bis jetzt verstanden, dass das Versagen v.a. (90%) durch mangelnde Beulfestigkeit zustande kommt ... der Faserbruch kommt erst lange danach (z.b. durch zu hohe Druckspannung)

Ich zitiere mal unseren Röhrich zum Thema Konkaven, weil es mE ähnlich gelagert ist (sphärische Verformung):

Zitat:
Das Problem bei Konkaven ist, daß die Belastung auf das Board sehr ungünstig verteilt ist (hohe Spannungen unten an den Rails und auf dem Deck in der Mitte). D.h. das Material an einigen Stellen ist nahe der Belastungsgrenze während andere Bereiche praktisch garnicht belastet werden.
Zitat Ende:

Die Konkaven kann man nicht mehr wegdenken, baue keine Schnittchen ohne Konkaven ... sogar meine Doors haben 3mm min.

Am Ende des Tages müsste es sich ums gleiche Problem handeln, dass man ev. an bestimmten Stellen die Hammer Überbelastung hat, während andere Stellen des Laminats garnicht beansprucht werden ..

Folglich müsste man wissen wo die Spannungsspitzen in einem Board VOR zus. sphärischen Verformungen auftreten und denen kontruktiv mittels "Sicken/Rippen" entgegenwirken ...

Alleine aus der Aussage zu Konkaven von Röhrich, ergäbe sich, dass man einen Bereich in der Boardmitte (Längsrichtung) höher baut, praktischerweise sind hier ohnehin die Inserts und man kann man die Stellen dadurch nicht wegfräsen bzw. duch Aufkleben von Rippen verstärken (der Unterschied betrifft nur die Herstellung). Probleme kann es auch noch im Bereich der Fersten und Foodpads geben, also ist auch hier "Konzentration" gefordert ..

Und seitlich daneben, in Längsrichtung könnte man dünner geht. Die Sicken (Untergurt) oder die dadurch entstehenden Rippen (Obergurt) sollten also so positioniert werden, dass es einen Ausgleich gibt und Druckspitzen nicht auftreten.

Bleibt die Fragte, ob die Sicken nur in Längsrichtung Sinn machen .... oder ob man auch abweichen kann ... z.B. -30/+30 Grad zur Längsachse ausserhalb der Bindung (was soll das bringen ausser pop?) oder ob genau deshalb die von dir beschriebenen Spannungsspitzen ins Board gebaut werden ... ?

P.S.: Ich habe von Röhrich hier im Forum mehr zu diesem Thema mitgenommen (obwohl nicht alles vertanden) als von meinen Professoren in der Schulzeit (Leichtbau/Flugtechnik) ...

[andib2]

bei Directionals macht es dabei mehr Sinn, die Statik mehr nach innen zu verlagern.
Dabei können Tube und auch andere geometrische Formen zur Gewichtsreduktion bei zunahme von Festigkeit beitragen.
Ist ein sehr komplexes Thema..

Andy

[Don Maso]

Zitat von andib2

bei Directionals macht es dabei mehr Sinn, die Statik mehr nach innen zu verlagern.
Dabei können Tube und auch andere geometrische Formen zur Gewichtsreduktion bei zunahme von Festigkeit beitragen.
Ist ein sehr komplexes Thema..

Andy

Hallo, stimmt, sehr komplex, ich kämpfe! Aber bei tubes bist du, wenn ich es richtig verstehe beim Thema Stringer bzw. die oben angesprochenen "carbon boxes". Und wenn die in der "Mittellinie" liegen, helfen die nichts .... weder auf Zug noch auf Druck, ... und du bekommst die Problematik der Stringer ins Board ...

Sind diese Röhren, die du hier anschneidest, über die Längsrichtung mit dem Laminat verbunden (haben wir da den Obergurt und Untergurt einer "Sicke/Rippe"?

Röhrich zu Stringer:

Zitat:
Man muß sich nur vor Augen halten wogegen der Stringer "helfen" soll, dann sieht man schnell, daß es da bessere Methoden gibt.
Soll er die Druckfestigkeit des Boards erhöhen und ein Einbeulen des Decks mit anschließendem Delaminieren, Beulen und Bruch des Decks verhindern? Dann sollten die Fasern ja möglichst senkrecht stehen und auch nicht nur lokal verstärken sondern möglichst flächig - das kann ein Balsastirnholz oder auch ein Schaum hoher Dichte viiieeel besser.
Soll er die Schubfestigkeit des Kern erhöhen um ein Versagen infolge der Krafteinleitung "Fuß" zu verhindern? Dazu müßten die Fasern +-45° durch die Dicke verlaufen... und wieder haben wir das Problem der lokalen Verstärkung die einfach aus dem Brett herausbrechen wird (ringsum wird das Laminat delaminieren weil die Steifigkeit von Kern und Stringer nicht zusammenpaßt).
Oder soll der Stringer die Biegesteifigkeit und Festigkeit erhöhen (vielleicht auch nur im Bereich der Krafteinleitung "Fuß"). Dann müßten die Fasern in Brettlängsrichtung verlaufen. Aber wie ja bekannt ist, bringen hier Fasern oben und unten am meisten, die in der Mitte sind für nichts gut, außer für Masse.
Zusammenfassend kann man sagen, daß man sich einfach genau klar werden muß was für ein Versagen aufgetreten ist oder auftreten kann (Druckversagen des Kerns, Schubveragen des Kerns, Delamination, Beulen, Faserbruch,...) und dann entsprechend verstärken. Zur Erhöhung der Druckfestigkeit und damit verhindern von Delaminationen und Beulversagen ist das besten und "homogenste" (wichtig um nicht neue Steifigkeitssprüge und damit Schwachstellen einzubauen) Mittel Balsa Stirnholz in Verbindung mit reichlich Laminat um die lokale Durchbiegung zu reduzieren.
Für Schubfestigkeit gibts nix besseres als dichten Schaum. Zum verhindern von Faserbrüchen hilft auch nur mehr Fasern (Oder höhere Kerndicke).
Es kommt halt einfach auf die richtige Kombination an. Ein dickes Laminat hilft leider nichst wenn der Kern darunter den Druck nicht aushält. Dann wird das Laminat einbeulen und früher oder später delaminieren und beulen.
Anders herum hilft eine hohe Druckfestigkeit des Kerns nichts, wenn das Board sich infolge der hohen lokalen Kräfte stark verformt (biegt) dann kann entweder der Kern auf Schub versagen und damit das Laminat delaminieren oder aber direkt das Laminat durch zu hohe Spannugen brechen...
Aber für alle Fälle gibt es eine bessere und leichtere Lösung als Stringer. Stringer erzeugen nur Steifikeitssprünge und Schwachstellen.
Übrigens kommen Stringer eigentlichen von den Schubstegen (I-Träger) aber die haben +-45 Grad Fasern und machen nur Sinn bei einem "gedrungenen" Träger. Bei einem Board übernimmt diese Funktion ein entsprechend dimensionierter Schaumkern - der kann das flächig viel besser (Das Laminat ist ja schließlich bei einem Board auchflächig...warum also die Kräfte wieder konzentrieren?).
Darüberhinaus paßt die Steifigkeit von einem Holz- und Kohlesstringer übrigens wieder überhaupt nicht zu einem Glaslaminat. Der Stringer würde brechen bevor das Laminat überhaupt die Chance hat die Kräfte auf zu nehmen. Wenn man sich mal einige etwas gebrauchte Wellenreitbretter anschaut, dann kann man das Stringer-Dilema wunderbar sehen (Einbeulungen, Delaminationen im Stringerbereich)... und bei der kleinsten Druchbiegung fliegt einem das Brett um die Ohren weil das Laminat nicht mitträgt.
Ich hoffe ich konnte meine Phobie etwas begründen, Gruß Röhrich
Zitat Ende:

[Der Tuempelritter]

..naa ich hab eigentlich Schubspannungen zwischen Laminat und Kern gemeint, bzw. die aus Schubspannungen und Druckspannungen resultierenden Kräfte. Irgendwann reisst es dir nämlich entweder einfach die Fasern aus dem Holz raus/ vom Holz ab bzw. das ganze knickt ein weil der Kern versagt. Wohl recht häufig im Bereich der Inserts da du ca. hier das größte Biegemoment auf dem Board hast und auch noch zusätzliche Querkräfte (Pads/Fersen/Inserts).

Jetzt kommst du vermutlich und sagst dass du das genau verhindern möchtest indem du durch Sicken das ganze beulfest/knickststabil machst, aber dann komm ich wieder und *behaupte* (das kann ich aber nicht beweisen!!!! ) dass du da bei einer Laminatdicke von 0,5 bis 0,8mm ne Menge Sicken brauchst.

Den Faktor 10 den du oben mal erwähnt hast erreichst du sowieso nur bei dünnem Blech, ein Sandwich ist da meiner Meinung nach schon viel zu hoch optimiert.

Wie Andy sagt: Komplexes Thema, erstaunlich eigentlich für ne "schnöde Platte"

Gruss
Micha

[Der Tuempelritter]

Du postest immer 300% schneller als ich, vermutlich u.a. weil ich noch 3 andere Dinge nebenher mache

Zitat von Don Maso

Röhrich zu Stringer:

...Aber für alle Fälle gibt es eine bessere und leichtere Lösung als Stringer. Stringer erzeugen nur Steifikeitssprünge und Schwachstellen...

Diese Sichtweise ist mir zu einfach. Warum?: Die Auswahl an erhältlichen kostengünstigen Kernmaterialien ist begrenzt. Klar ist z.B. ein "Superschaum" besser, aber schau mal was z.B. Rohacell kostet.

[Don Maso]

Zitat von Der Tuempelritter

Du postest immer 300% schneller als ich, vermutlich u.a. weil ich noch 3 andere Dinge nebenher mache


Diese Sichtweise ist mir zu einfach. Warum?: Die Auswahl an erhältlichen kostengünstigen Kernmaterialien ist begrenzt. Klar ist z.B. ein "Superschaum" besser, aber schau mal was z.B. Rohacell kostet.

Ad schnell posten, korrekt, das war heute mein fauler Tag ...

Nehm ich nicht (teuren Schaum), ich habe entweder Balsa (stinknormales) und/oder Paulownia und mach mir daraus einen Parkett, i.e. verleime es zu einer Platte und fräse dann meinen Kern raus.

D.h., um genau zu sein, ich arbeite mit einem zweiteiligen Kern, Deckplatte und Grundplatte und verleime die mit ca. 40g Epoxy auf der Form. Als Folge habe ich auch keine Rückstellung nach Vakuum/Tempern, sondern eher 2mm mehr als der Rockertable ...

Paulownia in letzter Zeit nur im Bereich der Inserts ... über die ganze Länge und Dicke und im gesamten Bereich der Tips (ca. 20 cm, also alles über 1m Länge ist Paulownia) ... für den grösseren Bang ..

[Der Tuempelritter]

...(ca. 20 cm, also alles über 1m Länge ist Paulownia)...

Moment, jetzt komm ich nicht ganz mit. Wo ist das Balsa? Ich nehme an an den Tips. Längsfaser oder Stirnholz? Ist ja beides eigentlich stinknormal

Gruss
Micha

[Don Maso]

Zitat von Der Tuempelritter

Moment, jetzt komm ich nicht ganz mit. Wo ist das Balsa? Ich nehme an an den Tips. Längsfaser oder Stirnholz? Ist ja beides eigentlich stinknormal

Gruss
Micha

Balsabrettchen haben üblicherweise 1 Meter Länge. Im Bereich mit "viel" Volumen ist Balsa, also im Zentrum, das ergibt niedriges Gewicht. Da das Schnittchen/Brettl länger ist als 1m, wird mit Paulownia verlängert.

An den Tips (also. 20 cm je Seite bei 140 cm Gesamtlänge) ist Paulownia. Die Tips sind ca. 2mm dick bzw dünn, also macht das höhere spez Gewicht des Paulownia weniger aus.

Bei den Inserts ist Paulownia (also genau in der Mitte ein ca. 3cm Streifen über die ganze Dicke des Boards, also ca. 12mm. Ein zweiter Streifen, wenn die Inserts versetzt sind.

Balsa ist kein Stirnholz, ganz normales Balsa "aus dem Bastelladen" mit Längsfasern. Funktioniert bestens bis jetzt, einfaches Fräsen, rel günstig. Paulownia ist natürlich noch günstiger.

Letzter Kern hatte mit Inserts und Verkleben der beiden fertigen Platten 900g bei 145x43 bei ca. 12mm Kantenbreite (und ca. 5mm Überstand bei den Kanten - kann man vernachlässigen).

[Der Tuempelritter]

ah, okay, gecheckt!

Coole Bauweise, 900g für einen größeren Kern sind natürlich klasse. Hätte nicht gedacht dass 40g Harz reichen um Ober- mit Unterkern zu verharzen, ist ja immerhin ein halber Quadratmeter

Gruss
Micha

[Don Maso]

Zitat von Der Tuempelritter

ah, okay, gecheckt!

Coole Bauweise, 900g für einen größeren Kern sind natürlich klasse. Hätte nicht gedacht dass 40g Harz reichen um Ober- mit Unterkern zu verharzen, ist ja immerhin ein halber Quadratmeter

Gruss
Micha

Lass es mit Baumwollflocken 50 g sein. Angerührt wird mehr, sicher ist sicher!
Deshalb habe ich aufgehört die Preise von Rohacell, etc. zu vergleichen. Balsa gibt es auch fast überall.

[Don Maso]

Weil es so viel Interessenten mit Input bei diesem Thema gibt, ein neuer Begriff im Forum, der in der Leichtbau-Industrie (v.a. KfZ/Luftfahrt) diskutiert wird:

Versickte Verbrundstoffe bzw. Versickter Verbund ...



Das ist nichts anderes als zwei sehr dünne Bleche die mit einem "Sandwichmaterial" verbunden werden, eine Seite ist versickt, die zweite Seite ist glatt.

http://www.maschinenmarkt.vogel.de/n...mbar-a-503013/

http://www.tlb.de/uploads/tx_mmtecdo...Bolight_D2.pdf

[housi]

Spannendes Thema! Ich habs leider erst jetzt gesehen und mal alles durchgeschaut, wollte aber auch noch meinen Senf dazu geben...

Grundsätzlich ist es schon so, dass Sicken und andere Vertiefungen die Durchschnittliche Dicke verringern und die Brettsteifigkeit abnimmt. Die Spannung ist dann entsprechend auch nicht mehr überall gleich, trotzdem kann das ganze (vor allem bei leichten Kernen) Mechanische Vorteile bringen, weil das Ausbeulen vom Decklaminat minimiert wird da die Biegesteifigkeit des Obergurts steigt.

Zitat von Bastelwikinger

Ein Brett mit komplizierter Oberfläche wird leichter brechen, weil das "reale" Laminat schlechter wird (Lunker speziell an Kanten) und die Haftung zum Kern potentiell inhomogener ist. Und entscheidend für den Bruch ist die schwächste Stelle bzw. eine örtliche Überlastung ...
Also "keep it simple".

Interesanter Punkt, aber wenn die Biegeradien entsprechend gross ausgeführt sind, sehe ich das nicht als kritisch an.

Zitat von Don Maso

Das Beispiel mit den Carbon-Boxen im Kern geht mE in Richtung STRINGER, und ist nach 2. röhrich'schem Gesetz nicht ganz so sinnvoll .. Oberfläche glatt (auf der Oberseite ), ok, macht Beschichtung einfacher.

Die Stringer sind, wenn richtig ausgelegt, mit einem biax gelege auf +-45° gemacht und sind hier um die Schubsteifigkeit des Kerns zu vergrössern, und nicht um die steifigkeit des Bretts zu erhöhen. Gerade bei dünnen Sandwichen sind gute Schubeigenschaften sehr wichtig!

Zitat von Don Maso

Volle Zustimmung, keep it simple, alles andere Erhöht das Risiko.

No guts no glory! Mit der Einstellung gibts nie ne neue Idee!

Zitat von Der Tuempelritter

Ich glaub wir sollten hier auch mal unterscheiden zwischen Steifigkeit und Festigkeit.

Bei der Steifigkeit geb ich dir recht: Da hast du Chancen bei gleichem Gewicht mit Sicken ein steiferes Brett zu bauen wenn das dein Ziel ist. Oder eben ein bisschen Gewicht zu sparen bei gleicher Steifigkeit.

Spätestens bei der (Bruch-)Festigkeit hast du aber einen Nachteil weil du bei Sicken lokal höhere Schubspannungen bekommst als bei glatter Boardoberseite. Die führen dann bei geringerer Belastung zur Delamination. Das ist der Preis den du zahlen musst wenn du Sandwich und Sicken kombinierst.

... Übrigens hab ich die Überlegung gerade (nicht ganz so intensiv ) gehabt bei einem kleinen Directional mit "Seitenwangen" die ca. 5mm höher sind als das restliche Brett. Ich werds trotzdem bauen weils mir optisch gefällt. Solls doch brechen

Genau umgekehrt, Steifigkeit geht runter, Festigkeit kann potentiell erhöht werden.

So, und jetzt hab ich noch anderes zu tun...

Cheers, Reto

[Soso000]

Falls jemand größere Balsaplatten sucht (an den Tips anstückeln halte ich für problematisch, weil mögliche Sollbruchstelle):

http://www.thomabalsa.de/

(ich selber habe da aber nie gekauft, weil dann doch keine Zeit)

Ob eine Versickung die Festigkeit oder die Steifigkeit erhöht, hängt ja wohl von deren Ausführung im Einzelfall ab. Fügt man einfach eine Versickung zusätzlich hinzu, wird die Sache logischerweise steifer, ob sie bruchempfindlicher wird, kann man wohl so pauschal nicht sagen. Das hängt davon ab, ob die nicht-versickten Teile zusätzlich belastet werden (wird wohl oft der Fall sein, weil die Versickung nicht mehr nachgibt). Dazu kommt die Frage, ob die Versickung wie hier in dem einen Link z.T. aus weicherem Material besteht usw.
Ersetzt man wegen der Versickung weitere Lagen, kann die Sache natürlich auch weicher werden usw....

[PhoenixGT]

Xxx

[Der Tuempelritter]

So wie im Bild würde es aussehen wenn man sich ein 6,5kg schweres Board aus einer 12,5mm Delrinplatte aus dem Vollen fräsen würde (Sicken ca 40x8mm) und es schafft flach aufs Wasser zu springen so dass auf der Unterseite eine gleichmässige Flächenlast von 4000N/m² entsteht

Das ist also KEIN brauchbares Modell für Faser/Sandwichaufbau!! (Kann mein CAD nich und wenn es das könnte wäre es zunächst nur shit in shit out weil ich es (noch) nich kann ) ...Aber was man ungefähr sieht ist in welchen Bereichen auf der Boardoberseite die höchsten Druckspannungen auftreten können (grün).

Gruss
Micha

[housi]

Zitat von Soso000

Fügt man einfach eine Versickung zusätzlich hinzu, wird die Sache logischerweise steifer, ob sie bruchempfindlicher wird, kann man wohl so pauschal nicht sagen.

Eben gerade nicht. Das decklaminat wird biegesteifer, aber nicht das Sandwich als ganzes. Das wird weicher.

Aber ja, pauschalisieren geht definitiv nicht.

Und einige Leute vermischen auch Schub und Druckspannungen, was nicht dasselbe ist.

[Der Tuempelritter]

Servus!

Ich hab den Verdacht dass wir hier mehrere Definitionen von "Sicke" benutzen (siehe Skizze). Was von den beiden soll unsere Sicke sein?

1.) Boarddicke bleibt ohne Sicken und mit Sicken gleich; Sicken werden reingefräst
2.) Was aus dem Brett rausgefräst wird wird nebenan oben wieder aufgedickt

Oder sollen die Bretter einfach nur genau gleich viel wiegen?

Micha

[Hoim]

Sicken gab es beim Underground flx lange Zeit, um die Mitte vom Brett steifer zu bekommen

Obs dadurch auch leichter wurde ?! Keine Ahnung !!!

[Soso000]

Sprachliches Mißverständnis: Sicke = Versteifung:
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Sicke

[Don Maso]

Um zu vermeiden, dass wir vollkommen aneinander vorbei diskutieren:

Ceteripus paribus, für die weitere Diskussion (sonst wird es am Anfang zu komplex):

1) Das Laminat/Fasergewicht bleibt gleich (schwer/dick), Oberseite und Unterseite
2) Das Boardvolumen (also die durchschn. Kerndicke) nimmt ab - Sicken in einen normal ausgelegten Kern gefräst.
3) Sicken sind nur in Längsrichtung (fürs erste ..)
4) Fasern laufen in Sickenrichtung
5) Sickenwinkel / -radien bleiben vorerst unberücksichtigt.

Spielvarianten:

I) Boardvolumen bleibt gleich (was ich an Volumen wegfräße, muss ich auch wieder an anderer Stelle hinzugeben.
II) Fasergewicht oben nimmt ab
III) Sicken nicht oder nicht nur nur in Längsrichtung
IV) Fasern nicht oder nur teilweise in Sickenrichtung
V) Variation der Sickenwinkel und -radien

Das Ziel der Versickung kann m.E. sein:

A) Festigkeitsverbesserung (Schub/Druck)
B) Steifigkeitsverbesserung (Biegung)
C) Gewichtsverbesserung (Senkung)
D) Reduzierung von Belastungsspitzen an bestimmten Stellen (siehe auch A))
D) Verbesserung des Fahrverhaltens (z.B. via veränderter Rückstellgeschindigkeiten nach Bauteilverformung)

Risiken durch Versickung:

i) Spannungsspitzen werden grösser (falsche Sickenlage /-richtung, falsche Faserrichtung)
iii) Bocksteifes Brett bei Sicken in Längsrichtung
iv) Brettgewicht steigt durch zus. Laminat in der Sicke (Oberfläche des Boards wird durch zu starkes Versicken grösser)
v) Verschlechterung der Festigkeit (wenn Fasergewicht aufgrund der Versickung (Oberflächenvergrösserung) reduziert werden muss)

MEIN gedanklicher AUSGANGSPUNKT war LEICHTER (Gewichtsminimierung) bei gleicher Festigkeit und gleichem Fahrverhalten … Aber die Ziele lassen sich natürlich kombinieren!
Da sich das Gewicht wahrscheinlich nur über das Fasergewicht (Laminatgewicht) spürbar reduzieren lässt, komme ich eher in die Richtung "gleiches Kerngewicht/-volumen bei niedrigerem Laminatgewicht. Aber alle andren Lösungen/Ergebnisse sind genau so interessant.

Alternativer Betrachtungsweise:
Betrachtet doch nur mal den Obergurt einer Sicke. D.h. den Teil den man nicht wegfrässt. Wenn man diesen Teil geistig vom Brett trennt, sieht er aus wie ein Exoskelett!


Bitte um Korrektur!

[Don Maso]

Zitat von Der Tuempelritter

So wie im Bild würde es aussehen wenn man sich ein 6,5kg schweres Board aus einer 12,5mm Delrinplatte aus dem Vollen fräsen würde (Sicken ca 40x8mm) und es schafft flach aufs Wasser zu springen so dass auf der Unterseite eine gleichmässige Flächenlast von 4000N/m² entsteht

Das ist also KEIN brauchbares Modell für Faser/Sandwichaufbau!! (Kann mein CAD nich und wenn es das könnte wäre es zunächst nur shit in shit out weil ich es (noch) nich kann ) ...Aber was man ungefähr sieht ist in welchen Bereichen auf der Boardoberseite die höchsten Druckspannungen auftreten können (grün).

Gruss
Micha

Hallo Micha, nettes Programm! Aber ich glaube die Spitzen sind noch extremer, da wir eine Krümmung (Konkave) im Brett haben. D.h. in der Mitte hast du noch extremere Spannungsspitzen. Gleiches gilt für den Bordwand (Kante in der Mitte des Brettes).

Wenn du eine "Dachrinnenform" oder ein "Halbrohr" in dein Programm eingibst, müsstest du das sehen.

[Don Maso]

Ich hänge mal eine Zeichnung einer theoretischen Verdickung an:

Obere Skizze:

Kerndicke: 12mm: Strichliert
Laminat Oberseite: Grün
Laminat Unterseite: Hellblau

Mittlere Skizze:

Kerndicke 12mm: Strichliert
Sicke Obergurt: 30mm
Sickentiefe: 5mm
Sicke Untergurt: 30mm

Schon hier ist ersichtlich, dass man bei dieser ausgewählten Sickenform zusätzliches Gewebe (Laminat und daher Laminatgewicht) pro 30mm Oberseite idHv. 5mm (Sickentiefe) hast, das sind knapp 17%. Oder, wenn du 750g Gewebe oben hast, ist das im Bereich der Versickung ca. 125g MEHR an GEWEBE.
Das Gewebe ist nicht in gleichem Abstand zur Mittellinie sondern etwas tiefer, dafür senkrecht angeordnet.

Untere Skizze:

Kerndicke 12mm: Strichliert
Sicke Obergurt: 30mm (Grün)
Sickentiefe/Flanke: 5mm (Rot)
Sicke Untergurt: 30mm für Beispiel (i) und 15mm für Beispiel (ii) (GELB)

Das bedeutet, auf einer Boardbreite von 22.5mm hat man zusätzlich 5mm Gewebe (Laminat). Das sind 22.2 % mehr an Laminat bzw. Laminatgewicht). Anders formuliert, bei 750g Gewebe/m2 hätte man an dieser Stelle zus. 167g Gewebe MEHR … allerdings senkrecht angeordnet und tiefer als der Obergurt.


Conclusio, je kleiner der Untergurt im Verhältnis zum Obergurt, desto mehr Gewebe bringst du an eine bestimmte Stelle und das Laminat ist vertikal angeordnet.

Sickenradien und Sickenwinkel (senkrecht oder mit z.B. 45 Grad angeordnet) lass ich mal vor ... Die Grenze des Macharen ist wohl, wie sehr ich die Fasern/das Gewebe ohne Verschieben/Knicken in die Sicken bekomme.

Generell gilt es zu beachten, wo die "Theorien" her kommen, z.b. Stammen viele aus dem Metallbereich, oder beziehen sich generell auf homogene Materialien, was ein Laminat ja nicht ist.

Stimmt, es gibt aber Literatur, die sich mit Sicken bei Faserverbundstoffen/Sandwich befasst. Einiges habe ich im Netz gefunden. Wesentliche Aussage dazu war, dass folgende Punkte zu beachten sind:

A) Kraftfluss und Sickenlage beachten
B) Fasern in Sickenrichtung
C) Verschiebung der Fasern nach Aufbringen auf Bauteil beachten. 45 Grad Faser und 45 Grad Sicke muss nach Applikation der Faser keinen übereinstimmenden Winkel ergeben. Beispiel: Vakuumfolie verzieht ganze Applikation …
D) Radien beachten

Holm Zitat: Sicken gab es beim Underground flx lange Zeit, um die Mitte vom Brett steifer zu bekommen

Glaub ich sofort! Die Frage ist, ob sie AUCH Gewicht sparen WOLLTEN …

housi Zitat: Eben gerade nicht. Das decklaminat wird biegesteifer, aber nicht das Sandwich als ganzes. Das wird weicher.
.

Das Versteh ich nicht ganz, wie kann, wenn das Decklaminat steifer wird, das ganze Ding (Schnittchen) weniger steif werden? Die Annahme ist, dass sich das Laminat am Unerschiff nicht verändert. Ich nehme an, du meinst weil ein Teil der Fasern oben tiefer liegt? Aber, es gibt durch die Flanken zus. Fasern, siehe Skizze!

[Don Maso]

Zitat von housi

Spannendes Thema! Ich habs leider erst jetzt gesehen und mal alles durchgeschaut, wollte aber auch noch meinen Senf dazu geben...

Ad Box: Now I see, habe ich nicht gewusst. Das ist also das System das z.B. Brokites verwendet:

https://www.youtube.com/watch?v=4fFJILDT_z0

Ad Keep it simple: Arbeitsaufwand zu Ergebnis muss passen! Man braucht eine gewisse Grösse der Sicken/Rippen und einen min Radius. Aus diesem Grund kann es nicht sehr komplizier werden … Da die Fasern in Sickenrichtung sein sollten, hast du 0/90/45 Grad Sicken, die du positionieren kannst … es sei denn, du arbeitest mit lokalen unidirektionalen Gewebelagen …

Ad Genau umgekehrt, Steifigkeit geht runter, Festigkeit kann potentiell erhöht werden.

Gehen wir von dem gleichen Gewebelagen aus? Alleine durch die Sicken hast du bei meinen beispielhaften 5mm Sicken 22 Prozent Gewebe mehr an den versickten Stellen … und das Laminat ist dort nicht nur horizontal, sondern auch vertikal, also ein Art CAP.

Ad Interesanter Punkt, aber wenn die Biegeradien entsprechend gross ausgeführt sind, sehe ich das nicht als kritisch an.

Min 2mm Radius bei 5mm Sickentiefe ist eh schon ein "rundes Kerlchen" … Sieht dann aus wie ein Wellblech, nix Trapezblech oder so …

[Don Maso]

Zitat von PhoenixGT

Um einen, ich nenne es mal 3D Kern stabil zu bekommen, sollte man sich auch überlegen, die fasermenge zu variieren, da ja ...

Ad Woher die Theorie: Korrekt, kommt von den Metallern. Aber die Theorie lässt sich teilweise (nicht komplett) auf "GFK" umlegen, dazu gibt es wenig aber doch FREI zugängliche Literatur. Mit echten "Maschinenbaubüchern" und ihren Formeln (mit viel Integral und so ) kann ich leider nix mehr anfangen.
Wichtig sind Faserrichtungen … und Ausführung … nur bei Kiteboards hab ich es noch nicht gesehen .. abgesehen von den oben genannten Beispielen.

Ad Stauchung: Stauchung ist meist Beulen (Oberfläche löst sich vom Kern). Durch Sicken (richtig ausgeführt) erhöhst du Beulfestigkeit. Die Radien müssen passen und die Faserrichtung und die Sickenwinkel / Lage der Sicke.

Ad Bsp: ich fräsen auf der Oberseite eine Nut. Im Tal der Nut kommen weder große Zug noch Schub Belastungen auf die Fasern, ich kann dort also viel weniger Gewebe verbauen, als ich das am Rest des boards brauche.


OK, aber du hast auch auf den FLANKEN zusätzliche Fasern. Diese Fasern sind zusätzlich zum Obergurt (Bergrücken ) und Untergurt (Tal . Diese Fasern stehen vertikal in Hangrichtung und entlang des Talverlaufes, wenn man Sicken vereinfacht zeichnet.

Die sollten doch auch eine Last aufnehmen. Wie in meinem Beispiel, du hast dort bis zu 22% mehr Fasern, weil du ja die "Berghänge" auch mit Fasern belegst, und zwar in parallel zur Talsohle (Südlage) wie auch von Talsohle direkt zum Gipfel.

So, jetzt hab ich so viel über Berg und Tal geschrieben, mit ist nach Jodeln, muss jetzt gehen … bis bald lg

[Don Maso]

Zitat von Soso000

Falls jemand größere Balsaplatten sucht (an den Tips anstückeln halte ich für problematisch, weil mögliche Sollbruchstelle):

http://www.thomabalsa.de/

(ich selber habe da aber nie gekauft, weil dann doch keine Zeit)

Ob eine Versickung die Festigkeit oder die Steifigkeit erhöht, hängt ja wohl von deren Ausführung im Einzelfall ab. Fügt man einfach eine Versickung zusätzlich hinzu, wird die Sache logischerweise steifer, ob sie bruchempfindlicher wird, kann man wohl so pauschal nicht sagen. Das hängt davon ab, ob die nicht-versickten Teile zusätzlich belastet werden (wird wohl oft der Fall sein, weil die Versickung nicht mehr nachgibt). Dazu kommt die Frage, ob die Versickung wie hier in dem einen Link z.T. aus weicherem Material besteht usw.
Ersetzt man wegen der Versickung weitere Lagen, kann die Sache natürlich auch weicher werden usw....

Danke für den Link! Bis jetzt keine Probleme mit unterschiedlichen Materialien gehabt. Trägt ja nicht, sondern nur die Fasern, aber die Anbindung ans Laminat ist mE bei Paulownia besser .. und es lässt sich einfacher ausdünnen .. Die Tips sind so dünn mit 2mm, dass du das Paulownia mit dem Skalpell schneiden kannst. Am Stoss/Verbindung sollen es 3-4 mm sein …

Ja, es hängt von der Ausführung ab, stimmt!! Die Maximalbelastung des Boards ist wohl unter der "Bindung". Wenn du Sicken anbringst kannst du die Eigenschaften lokal verändern. Es geht mir darum das Gewicht bei gegebener Festigkeit zu maximieren. Es gäbe aber auch die Möglichkeit die Festigkeit bei gegebenem Gewicht zu maximieren. Was du schreist ist richtig. ABER WIE GENAU geht es?

[housi]

Zitat von Don Maso

Das Versteh ich nicht ganz, wie kann, wenn das Decklaminat steifer wird, das ganze Ding (Schnittchen) weniger steif werden? Die Annahme ist, dass sich das Laminat am Unerschiff nicht verändert. Ich nehme an, du meinst weil ein Teil der Fasern oben tiefer liegt? Aber, es gibt durch die Flanken zus. Fasern, siehe Skizze!

Das Decklaminat wird biegesteifer, wie ein Blatt Papier, welches gefaltet ist und plötzlich als kleine Brücke fungieren kann.

In einem Sandwich wird das Laminat aber nicht auf Biegung, sondern auf Zug (mehrheitlich Unterseite) und Druck (mehrheitlich Oberseite) belastet. Die erhöhte Biegesteifigkeit des Decklaminates im Verhältniss zur Biegesteifigkeit des Sandwiches kann vernachlässigt werden, weil um ein vielfaches geringer. Sie kann aber helfen, dass das Decklaminat bei einer höheren Spannung als normal ausknickt (=level of instability).

BTW: Meines Erachtens ist für die meisten Hobbybauer hier am meisten Gewicht zu sparen (abnehmende Reihenfolge):

Kernmaterial
Laminat Optimieren (Basics mit asymmetrischem Lagenaufbau)
Verarbeitung
Kohlefaser anstatt Glas
Seitenwangen, Inserts, ...
Sicken und solche Geschichten

Ich kann falsch liegen, aber das ist was mein Bauchgefühl sagt...


cheers, Reto

[housi]

hier ein Beispiel was ich als Sinnvoll erachte:


Leichte 3D Struktur im Oberlaminat, aber alles flache Winkel um beim Pressen einen Homogenen Druck zu erhalten und keine übermässigen Spannungsspitzen zu erhalten.

Die Jungs von Black Diamond sind übrigens nicht gerade auf den Kopf gefallen... Die sind richtig smart!

[Don Maso]

Zitat von housi

Das Decklaminat wird biegesteifer, wie ein Blatt Papier, welches gefaltet ist und ...

Ahh, weil noch immer die Dicke des Sandwich (2. Potenz der Dicke) die Biegesteifigkeit wesentlich bestimmt, und die Biegesteifigkeit des Decklaminats nur sekundär "arbeitet"?!

D.h., einen Schritt weiter gedacht, dass die Sicken die Haftung Kern/Laminat wesentlich beeinflussen KÖNNEN und man daher auf einen ev. leichteren Kern umsteigen kann.

NUR, habe ich durch die Sicken ein höheres Laminatgewicht bei gleichem Wagenaufbau und ich muss an anderer Stelle einsparen.

Wichtig wäre es daher die absoluten Stresszonen zu bestimmen. Und die sind lt. Röhrich genau in der Mitte (Längsachse) und auf den Kanten. Das ist auch logisch, wenn man sich überlegt, was mit einem aufgeschnittenen Rohr (Halbrohr/Dachrinne) passiert, wenn man es biegt. Anders formuliert, ich kann die Stresszonen verbessern und an anderen Stellen Material wegnehmen, wobei wir wieder beim Thema sphärischen Verformungen sind und die Frage auftaucht, WO MACHT ES SINN:

A) Material (Kern/Fasern) wegzunehmen
B) Material zu erhöhen (Kern/Fasern)

Und man sollte damit zu einem Exoskelett (verdickten Board) kommen … und als nächster Schritt, unter Verwendung eines sehr sehr leichten Kerns.

[Don Maso]

Zitat von housi

hier ein Beispiel was ich als Sinnvoll erachte:
http://skipass.fr/p/guidematos/1/1/118968/198262.jpg

Leichte 3D Struktur im Oberlaminat, aber ...

DAS IST DIE RICHTIGE RICHTUNG!!!

https://blackdiamondequipment.com/on...nstruction.pdf

Du siehst daran, dass sie in der Mitte höher gehen und seitlich der Mitte (Längsachse) Material wegnehmen … Winkel ca. 30-45 Grad .. Hauptbelastung wird ja auch in der Mitte der Längsachse sein.

[Der Tuempelritter]

...In einem Sandwich wird das Laminat aber nicht auf Biegung, sondern auf Zug (mehrheitlich Unterseite) und Druck (mehrheitlich Oberseite) belastet. Die erhöhte Biegesteifigkeit des Decklaminates im Verhältniss zur Biegesteifigkeit des Sandwiches kann vernachlässigt werden, weil um ein vielfaches geringer. Sie kann aber helfen, dass das Decklaminat bei einer höheren Spannung als normal ausknickt (=level of instability)...

...und das ist für mich der Kernsatz

Minimal-Exoskelett gibts doch auch schon (Best Rocker Flex Adjuster):

http://media.bestkiteboarding.com/me...x_Adjuster.jpg

Gruss
Micha

[Don Maso]

Zitat von Der Tuempelritter

...und das ist für mich der Kernsatz

Minimal-Exoskelett gibts doch auch schon ...

Veraänderbare Griff-/Handlelänge als Exoskelett, stimmt . .