Seite 6: Beispiel: Rumpfform für ein Modellflugzeug

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In diesem durchgehenden Beispiel mit den zuvor gezeigten Werkzeugen möchte ich noch einmal den Arbeitsablauf vorstellen, um so vielleicht auch Anregungen für eigene Projekte zu geben.

Es geht hier darum, eine Negativform im 3D-Drucker herzustellen, in der dann der Rumpfkopf eines Modellsegelflugzeugs aus GFK laminiert werden kann. Modelliert und laminiert wird nur der vordere Teil. Den hinteren Teil des Rumpfes bildet ein Kohlefaserrohr.

Import

Als Konstruktionshilfe habe ich die Inkscape-Zeichnung im Format DXF in Onshape importiert. Leider ist es mir nicht gelungen, die Zeichnung direkt als „Path“ für die Loft-Funktion zu verwenden. Dennoch war es sehr hilfreich, diese Zeichnung zum Positionieren der verschiedenen Rumpfschnitte einzusetzen.

Die importierte Zeichnung kann in einem separaten 2D-Editor in Onshape nachbearbeitet werden.

Das erste Zeichnungselement der Konstruktion ist eine neue 2D-Sketch, die es erlaubt, eine bereits importierte DXF-Zeichnung zu verwenden. Diese ist dann im 3D-Editor sichtbar und dient hier zur Orientierung.

Rumpfschnitte

Da sich der Rumpfquerschnitt über den Verlauf deutlich verändern soll, habe ich einige Ebenen eingeführt, auf denen ich die jeweiligen Rumpfschnitte zeichne. Diese Ebenen habe ich durch ihre Abstände zur standardmäßig erzeugten „Right Plane“ festgelegt. Wo viel Krümmung geplant ist, sollten die Ebenen dichter beieinander liegen. Da das Modell auch mit einem Elektromotor ausgerüstet werden soll, muss der Rumpf im vorderen Teil exakt kreisförmig sein, so dass die Nabe des Propellers sauber passt. Auch der Durchmesser von 45 mm an dieser Stelle richtet sich nach den im Handel verfügbaren Teilen.

Mein Rumpf sollte komplett aus Kreisen und Ellipsen bestehen. Zunächst habe ich auf jede Ebene eine Ellipse gezeichnet, deren Höhe der jeweiligen Rumpfhöhe an der entsprechenden Stelle entspricht. Die importierte Rumpfzeichnung half dabei, die Position und Höhe einzustellen.

Den Verlauf in der Draufsicht habe ich etwas nach Augenmaß und subjektiver Ästhetik konstruiert und durch die Breite der Ellipsen festgelegt.

Nachdem alle Zeichnungen abgeschlossen waren, habe ich zum Formen des Rumpfes das Loft-Werkzeug benutzt, das eine Form auch gleich über mehrere Schnitte erzeugen kann. Es erwartet die Eingabe der Schnittebenen, die man durch Anklicken der Schnitte in der Zeichnung auswählt. Es ist wichtig, dass man sie in der Reihenfolge ihrer Position auswählt, weil man ansonsten eine recht bizarre Zickzackform erzeugt.

Auch wenn das hier schon fast perfekt aussieht, so erforderte es doch einige Iterationen von Verschiebungen und Größenkorrekturen der Rumpfschnitte. Hier hilft zum einen die gute 3D-Darstellung des Editors, die durch Glanzeffekte einen guten Eindruck der finalen Form vermittelt. Zum anderen kommt hier zum Tragen, dass es sich bei Onshape um eine parametrische CAD-Umgebung handelt – ändert man etwas an den gezeichneten Querschnitten, zieht die gesamte Form mit, ohne das man erneut das Loft-Werkzeug benutzen muss.

Flächenausschnitt

Damit die Tragfläche spaltfrei aufliegt, soll der Rumpf eine Auflage erhalten, die exakt der Tragflächenunterseite entspricht. Hierzu habe ich das Tragflächenprofil als DXF-Datei importiert wie oben beschrieben und diese Form dann wieder extrudiert.

Mit dem Boolean-Werkzeug habe ich die Tragfläche vom Rumpf subtrahiert und so die perfekte, an das Profil angepasste Tragflächenauflage erzeugt.

Damit der Tragflügel genug Auflagefläche hat, baute ich zusätzlich noch eine Verbreiterung ein, von der auch die Unterseite des Profils abgezogen wurde. Mit der gleichen Subtraktionsmethode ließ sich auch der Ausschnitt der Kabinenhaube erzeugen, um später den Antriebsakku zum Laden leicht herausnehmen zu können.

Um eine Negativform der Haube herstellen zu können, habe ich eine Kopie der Rumpfzeichnung gemacht und alles außer der Haube abgezogen. Hierzu kam wieder die Boolean-Funktion zum Einsatz – aber diesmal nicht mit Subtraktions- sondern im Intersect-Modus, der alles Material stehen lässt, das beide Körper (der Rumpf und die Ausschneideform) gemeinsam haben.