Gitterrahmen aus Edelstahl versus CFK/GFK

[Ralph Daum]

Hallo zusammen,

in der aktuellen FMT Nov. ist ein Baubericht der Savage Bobber-welche im Eigenbau mit CFK/GFK für den Gitterrahmen gebaut wurde. Da ich bis dato nur die Variante der Herstellung mit Edelstahlrohren kenne(gesehen habe) stellen sich mir nun ein paar Fragen die ihr mir hoffentlich /bestimmt beantworten könnt.

1. Vorteile & Nachteile der beiden Bauweisen mit Edelstahl bzw. CFK/GFK

2.statische Un-/bedenken für beide Bauweisen

3. Frage zu Resonanzen

4. Tipps & Tricks beim Arbeiten mit den Rohren bei beiden Bauweisen


Mir erscheint der Bau mit Edelstahlrohren insgesammt stabiler wobei ich mich da gerne korrigieren lasse...

[fgth]

AW: Gitterrahmen aus Edelstahl versus CFK/GFK

Also bei mir liegen fürs Projekt 22 Meter Edelstahlrohr verschiedener Durchmesser und Wandstärken im Keller. Die wiegen zusammen 2,8 Kg. Und alles werde ich nicht brauchen. Ich denke für meine Gitterrahmen ist das die optimale Lösung. Leicht aber stabil. Die Ausleger werden von Rotormittelpunkt zu Rotor Mittelpunkt knapp 2,5 m.

[Albert]

AW: Gitterrahmen aus Edelstahl versus CFK/GFK

Im Prinzip gehen die Vorteile der verschiedenen Werkstoffe aus ihren Kennwerten hervor:

Stahl E- Modul 210000N/mm², Zugfestigkeit ~ 500N/mm², Dichte 7,8 Kg/dm³
CFK-Rohre gewickelt: E-Modul 75000N/mm², Zugfestigkeit <300N/mm² Dichte 1,8 Kg/dm³

hab mir die Werte für CFK mal hier geliehen: Kennzahlen Gfk CfK etc

Wenn man dann berücksichtigt, dass die Durchbiegung/Verformung linear mit dem E-Modul zusammenhängt, ergibt sich daraus, dass ein Bauteil für die gleiche Steifigkeit gegen Verformung ~ 3x so dick gebaut werden muss. Also ungefähr 3x Dichte von CFK = 5,4. Im Verhältnis zur Dichte von Stahl ist man also bei ziemlich optimalen Gelege beim Gewichtsvorteil von 5,4/7,8 = 0,69 = 30% leichter. Alles unter der Annahme von optimaler Verwendung der Faser in Faserrichtung und ohne Berücksichtigung der vielleicht schwereren Verbindung der Rohre. Vorteil der 3x so hohen Wandstärke ist die höhere Knickfestigkeit durch die höhere Wandstärke. In Summe gar nicht mal ein so großer Gewinn.

Oder mal anders ausgedrückt: Stahl ist nicht so schlecht wie man denkt. Man kann ihn nur meist nicht so dünnwandig fertigen, dass er bei großflächigen Anwendungen (Karosserie, Flugzeug, Fahrradrahmen....) in Konkurrenz treten kann.

In dem Fall eines Gitterrohrrumpfes würde ich persönlich zwecks dem sicheren Verfahren Löten/Schweissen eher zum Stahlrohr greifen. Im Modellhelibereich wird man die höhere Steifigkeit benötigen, um die dynamischen Lasten durch den Antrieb in die Zelle einleiten zu können.