Coffrage à l’airex suite
Modélisme et construction

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Coffrage à l’airex suite


Suite à ma première expérience d’évidement un peu loupée, j’ai changé de stratégie pour la deuxième demi-aile. L’idée est d’évider l’aile, une fois les coffrages terminés. Il faut résoudre pour cela quelques problèmes:

  • passage du fil à travers l’aile,
  • guidage du fil pour la découpe,
  • arc d’une longueur un peu supérieure à celle de l’aile.

Pour le passage du fil, il faut prévoir un rond de dimension assez grande pour passer une tige entrainant le fil. Cela impose de réaliser un arc avec un fil démontable facilement. Pour le guidage du fil, j’utilise deux nervures ajourées pour l’emplanture et le saumon. Merci à Bruno pour la découpe à la fraiseuse.

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J’ai réalisé trois évidements pour éviter de fragiliser l’aile. J’ai également laissé environ 8mm de polystyrène sous la peau. Les trous font 1cm de diamètre.

Le coffrage a été réalisé comme pour la première demi-aile. L’airex est poncé en biseau au bord de fuite, jusqu’à atteindre la fibre sous la peinture. Lors du coffrage de la deuxième peau, j’ai rajouté une deuxième bande de fibre pour rigidifier le bord de fuite.
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Pour la clef d’aile, j’ai utilisé de la mousse très rigide et un tube carbone réalisé par Loic. Le bloc de mousse est découpé avec le dièdre intégré.
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L’évidement se passe sans problème. Il ne faut pas aller trop vite, et un peu scier dans les coins. Finir au milieu dans le trou, pour éviter de faire trop fondre le polystyrène. Grâce aux évidements, j’ai gagné 100g. Les deux demi-ailes font le même poids. L’aile est résistante, légère et il n’y a pas de déformation en surface…. C’est la bonne méthode !!!

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Bilan de poids
Nervures: 12g
Noyau et nervures: 322g
Après peau d’extrados, sans masticage au polyfilla: 514g
Après longeron: 678g
Après peau d’intrados: 867g
Après évidemment: 767g

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Coffrage à l’Airex


Sur le remorqueur, tout gramme en plus est du poids qu’on ne remorquera pas…

Les ailes sont un des éléments les plus lourds du Gambitron. Les ailes actuelles pèsent 1.1Kg chacune. Le profil est épais et la surface assez grande, 50dm2. Pour alléger, l’idée est de travailler à la fois sur le poids du coffrage et celui du polystyrène.

Le coffrage des ailes actuelles est un sandwich fibre+balsa. Mais trouver du balsa léger est difficile, et ce n’est pas donné. D’où l’idée de tester l’Airex vendu par R&G. Cela tombe bien, on peut maintenant acheter directement via le Web sans être professionnel. L’Airex pèse 60g pour une feuille de 66dm2 et 1.2mm d’épaisseur, soit 90g/m2… c’est léger. Avec un sandwich fibre 50g+Airex+50g, sachant qu’on a autant de résine que de fibre, la peau pèse autour 290g/m2. En fait, c’est un peu plus lourd, car l’Airex boit aussi.

Pour diminuer le poids du polystyrène, la deuxième idée est de réaliser des évidements via des tubes. C’est un peu complexe à réaliser, il y a plein d’alignements à faire, surtout que l’aile comprend 4 panneaux, mais c’est possible…

Voici le résultat:
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Construction

Après découpe des noyaux et des évidements tubulaires, le poids du polystyrène est de 194g. Il faut redécouper des tubes pour remplir les évidements pour empêcher les déformations sous vide. Le poids des tubes est de 115g. C’est pas tout à fait ce qu’on à gagné avec les évidements, car en découpant, il se forme une croute qui pèse quelques grammes.

Après la première peau, j’arrive à un poids de 500g. Elle pèse donc 191g pour 50dm2, soit 382g/m2. C’est 50g de plus que prévu. Pour réaliser la peau, il faut d’abord imprégner de résine la première couche de fibre sur une bâche plastique, puis transférer la fibre sur le noyau. Ensuite, on pose l’Airex, et enfin la deuxième couche de fibre qui a été imprégnée sur le mylar peint au préalable. Je met donc plus de résine que d’habitude, et l’Airex en absorbe également. Après découpe de la première peau aux dimensions exactes, il faut poncer en biseau le bord de fuite pour diminuer l’épaisseur.

Le longeron est réalisé comme décrit dans le post: longeron carbone, mais avec des mèches carbone de manière dégressive en largeur. On part de 8 mèches sur 400mm depuis l’emplanture, puis on en enlève une tous les 100mm, jusqu’à la longueur de 1mm.

Mèches 8 7 6 5 4 3 2 1
Cote (mm) 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Le longeron fait 23mm de large à l’emplanture et 10mm coté saumon. Une mèche fait 10mm de large, il y en a donc 2 cote à cote à l’emplanture et une au bout. Le tube de clef d’aile est intégré avec le bon dièdre. La clef fait 200mm avec 10mm de bouchon dans le tube. Le poids du longeron est de 165g.

La seconde peau est un peu plus lourde, 215g, car l’aile va reposer sur le fuselage, et il faut des renforts: une bande de carbonne et 2x100g pour la largeur du fuseau.

Comme l’Airex fait 1.2mm d’épaisseur, les deux peaux ne se rejoignent pas. Il faut donc faire un bord d’attaque en microballon dans lequel on met de la peinture.

Pour récapituler:

Noyau: 194g
Peau 1: 191g
Longeron avec tube clef d’aile: 165g
Peau 2: 215g
————
Total: 765g

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Bilan

Le point négatif est que faire des évidements avant la découpe ne marche pas. Même si les tubes sont parfaitement ajustés, il y a des différences de densité, et il se forme des défauts avec le vide. En plus, il est très difficile d’enlever les tubes après coffrage.

Le point positif est que le coffrage avec de l’Airex marche très bien. Le résultat est très beau. Même si cela masque les défauts du polystyrène, on voit quand même des ruptures. La finition est superbe, donc tout défaut se voit d’autant plus. Attention, avec un coffrage au 50g, l’aile se marque très facilement….

L’aile est très légère à ce stade. Il me reste à faire la découpe de l’aileron et l’articulation au silicone, les renforts de fixation sur l’aile, et enfin le montage du servo. J’estime le poids de l’aile finale à 900g, soit 200g de gagné par rapport à l’aile originale.

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Réalisation et montage des ailerons pour aile en fibre


Un des avantages des ailes fibres est la faible épaisseur de la peau. De ce fait, on peut réaliser une lèvre en microballon qui va s’enfoncer dans la partie fixe de l’aile. L’intéret est la quasi absence de jour lorsque l’aileron a des petits débattements. La méthode décrite ici a été développée initialement par Pierre Emery.

Pour vous donnez envie, voici ce qu’on obtient.

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La première étape est de couper l’aileron. Pour cela il faut utiliser un grand réglet fixé avec du scotch, sinon il ripe… cela m’arrive malheureusement… La coupure doit être verticale, de façon à ce que l’épaisseur soit minimale. L’aileron doit pouvoir s’incruster dans la partie fixe de l’aile.

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Une fois l’aileron détaché, il faut préparer le flanc de l’aileron avec un congé de microballon. Il faut aussi creuser la partie fixe de l’aile pour que l’aileron puisse s’effacer dedans. J’ai fait des simulations de mouvement sous solidworks pour déterminer le retrait. Une valeur de 8mm est suffisante. N’oubliez pas éalement d’enlever entre 1-1.5mm de peau à l’intrados, toujours pour que l’aileron puisse rentrer.

haut

Pour réaliser la lèvre, on va créer un moule pour la lèvre dans lequel on positionnera l’aileron. Ce moule va être obtenu par la dépouille de la découpe d’un aileron via GMFC. Pour cela, on retravaille le profil d’origine à partir d’une exportation sous GMFC vers un fichier dxf, puis on dessine une lèvre et un bord d’attaque fictif.

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Il faut faire cela pour le coté emplanture et coté aileron. Ensuite vous créez un projet GMFC à partir des deux fichiers dxf. N’oubliez pas de calculer la flèche pour recréer le même alignement au bord de fuite. Ne pas mettre de prolongement au bord de fuite, de façon à ce que le bord de la dépouille soit aligné avec celui de l’aileron. Vous découpez et ne conservez que la dépouille.

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Mettre du scotch de qualité sur la dépouille pour la transformer en moule. Il faut trouver une marque qui adhère bien au polystyrène. J’ai eu des bons résultats avec du 3M. Mettre également du scotch sur l’intrados de l’aileron pour que du microballon ne coule pas dessus. Il faut aligner le bord du scotch avec celui de l’aileron. Mettre en place l’aileron dans la dépouille et immobiliser.

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Maintenant, il suffit de déposer le microballon à l’aide d’une petite seringue.

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Mettez sous presse ou sous vide le temps de la polymérisation. Après enlèvement des scotchs, vous avez maintenant un bel aileron. Adaptez la lèvre à la poncette pour les finitions de détail.

Je fais ensuite une fixation et articulation au silicone. L’aileron est monté à blanc avec du scotch, ce qui vous permet de vérifier le montage. Il doit y avoir quelques dixième de millimètre de jeu entre la partie fixe et l’aileron. Ouvrez l’aileron largement et mettez à la seringue un filet de silicone. Avec un petit batonet de glace retaillé, vous lissez le silicone. Ensuite refermez l’aileron neutre et laissez sécher. Un truc important pour la finition est de lisser le scotch avec l’ongle pour repousser le silicone qui est venu coté extrados. Après une nuit, vous pouvez enlever le scotch.

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Voici les deux outils indispensables à cette réalisation.

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Finalement, j’ai réalisé une commande encastrée. Au niveau de l’aileron, il faut fixer un embout permettant le montage d’une chape. Coté servo, il faut monter une chape à boule au plus court du pignon.

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Sur mes ailes d’ASW15, j’ai appliqué cette technique aux ailerons, mais aussi aux volets. Pour ces derniers, l’articulation est réalisée à l’intrados.

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Longeron en carbone


Voici comment réaliser un longeron carbone pour aile fibre avec GMFC EXPERT pour une aile d’ASW15 de 4m. Je ne vais pas innover beaucoup ici, cette technique est connue et pratiquée par beaucoup de modélistes. Je reprend les tuyaux que m’ont donné les copains.

Tout d’abord, il faut réaliser préparer l’aile comme indiqué dans le tutoriel Découpe d’une aile pour finition plastique. La peau d’extrados est ensuite coffrée, en ayant posé au préalable la nervure d’emplanture. Le remplissage du longeron est ensuite enlevé et le polystyrène restant est gratté jusqu’à atteindre la peau.

On a quelque chose qui ressemble à cela, mis à par la bande de carbone posée pour montage à blanc.

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Le longeron est réalisé en polystyrène extrudé avec une semelle de carbone de chaque coté, intrados et extrados. La semelle est dégressive en épaisseur par tiers. On a 3 épaisseurs de ruban carbone à l’emplanture, 2 au milieu et 1 en bout d’aile. Pour éviter tout délaminage, il faut mette à intervalle régulier des ligatures en fil de carbone autour du longeron. Pour compenser les dixièmes manquant, on utilisera au final une planche de balsa qui sera poncée à niveau.

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La première opération à réaliser est de protéger les bord du longeron avec du scotch d’emballage. Celui ci ne sera enlevé qu’une fois le longeron terminé.

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Il faut ensuite réaliser le longeron en extrudé au moyen de la fonction « Découpe/Découpe longeron » de GMFC. Vous devez calculer l’épaisseur du longeron d’extrudé en enlevant celle des deux semelles de carbone. Il est préférable d’être plus fin de quelques dixièmes de millimètre, la planche de balsa compensera le manque. Réaliser un montage à blanc pour s’assurer que les dimensions sont correctes.

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La clef d’aile est également incorporée au longeron. Un tube en fibre est préalablement réalisé. Il s’encastre d’un coté dans la nervure d’emplanture.

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De l’autre coté, il faut réaliser un petit couple en contre-plaqué. Le dièdre est intégré dans les dimensions du couple. Un fourreau en extrudé est découpé en utilisant la fonction « Découpe Longeron » de GMFC en 2 passes. Il faut d’abord découper le morceau de longeron en extrudé, puis réaliser le fourreau à l’intérieur de celui-ci. N’oubliez pas de calculer le dièdre.

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La fente est ensuite rebouchée au Polyfilla. Il faut ensuite préparer la planche de balsa.

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Pour la pose, on commence par mettre les ligatures, puis la première semelle en carbone, le longeron en extrudé, puis enfin la deuxième semelle. La planche de balsa vient par dessus. Elle doit être en sur-épaisseur. Mettre sous presse dans la dépouille de l’aile, ou sous-vide.

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Une fois que la résine à polymérisé, il faut poncer le balsa pour le mettre à niveau. Il est important de ne pas avoir enlevé le scotch, car cela va éviter d’abimer le polystyrène. Si il reste quelques fentes, il suffit de les mastiquer au Polyfilla.

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Voila, maintenant on peut passer au coffrage de l’intrados…

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How to synchronize two different profiles using GMFC Expert


GMFC Expert allows to chose the number of cutting points within a DXF object such as an arc or a spline. This is useful for synchronizing two different profile. Here is an example for a turtle deck like project. We will use two dxf files turtle_root and turtle_tip. Save them into a local directory before starting this tutorial.

Let’s start … Run GMFC Expert which creates a new project at startup. Double-click on the background that is a short-cut to the panel dialog and set the « Different Root/Tip » box. Exit the panel dialog.



Then, click on the « File/ Dxf-Hpgl Import » menu. A file explorer window appears. Navigate to the directory in which you saved the dxf files and chose « turtle_root.dxf ». The profile is now displayed with a circle at the end of each dxf object. Right-click on the background, then chose « Exit and save/Save to root ».



Import now the « turtle_tip.dxf » in the same way as for the root. Just chose « Exit and save/Save to the tip ».

Go to the alignment mode. There is a shortcut in the tool bar, click in the red circle inside the black box under the cursor as shown in the picture below.



Now both profiles are displayed on top of each other. First, it is convenient to set point numbering to 1 so as to show the number of points in each dxf object.



Note that you may chose to not display one of the profiles. This is sometimes useful when the profiles are intertwined. Right-click on the background, then unselect the undesired profile.



Let’s just display the root for now since we need to change the entry point, i.e., the point 0. Move the cursor to point 1148 which is on the bottom-right of the profile. When the cursor is on a point, it switches to a red cross.



Click-right and select « Define 0 point here ». That’s it…

Now let’s do the synchronization job. Remember that the goal is to decide where the wire should be on each side of shape at a given time. So, we need to assign a number of points to each dxf object and we will do this for each profile. In this example, both profiles are similar ; they contain the same number of dxf objects and they only differ in size. The task is easy ; every dxf object on each side will be given the same number of points.

The first dxf object is a straight line, it contains 2 points. No need to change that. The second object is an arc. To change the number of points, move the cursor to the object start circle and double-left click. A window with the current number of points in the object appears.



The current values is 348. Let’s change this to 100. Now repeat the process for each dxf object. Adjust the number of points to the desired cutting precision. Here is the result for the root using 30 points for the smaller dxf objects.


Now switch to the tip side and repeat the point setting process. Exit the synchronization menu and you are done !!!

Final tip: If the two profiles do not contain the same number of dxf objects, you have to decide of where are the synchronization points. Therefore, an object on one side may correspond to several objects on the other side. Adjust the number of points accordingly.

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Cutting a wing panel with GMFC Expert for fiberglass bagging


This tutorial was developed in collaboration with Pierre Emery.

The main goal of this project is to obtain a perfect finish for the upper surface after bagging. This means that the openings, e.g., the spar box and the wire opening, must be cut from the lower surface. Since the spars are perpendicular to the tip, they have to be cut in a separated pass. This also means that the profile has to be inverted so that the lower surface is now on top (and becomes the upper surface).

Here is the GMFC Expert project:



Both sides, root and tip, are vertically aligned using the lower surface (in fact the upper surface) as reference. Additionally, X cut at the leading edge should be used so that the upper bed can be removed after cutting the upper surface.

The hole for the servo wires is made using a perpendicular upper round spar, that is vertically positioned at the middle of the profile.



The spar box is made using a perpendicular upper spar. The spar depth is adjusted so that there remains a layer of foam of few millimeters. This foam layer will be removed after bagging the profile upper surface with fiberglass. This makes possible to realize a carbon sole against the glass skin and later to place the spar box while ensuring no deformation of the skin.



Let’s start cutting the project:
Since the foam bloc will be touched between the cutting phases, it’s likely that it will move. To ensure a correct positioning at all times, I place two rulers made from foam on the table using double side tape. The foam bloc will be placed against the rulers.



Note the vertical lines traced with a pen on the foam side. This will helps later positioning of the wing panel in the beds.



The initial step is to come up with a rectangular block that is about 10mm longer than the final block. It will be shaped to the final dimensions during the last phase. For now, the block sits against the ruler 20mm away from the 0 position of the wire.

Now run the « cut panel » with the option « Upper surface only ». Note that X offset is set to 25mm, while the block sits at 20mm. This trick allows the usage of a rectangular block which simplifies positioning while the final block is shaped with taper.



Few pictures taken while cutting the upper surface:



After cutting the upper surface, the wire stops outside the foam block. Now the upper bed should be removed. If the block moves, just put it back against the rulers.

Now run the « cut panel » again and select the option « Spar & Lower surface ».



Note that GMFC Expert pauses after cutting the spars. You have to press on the button « Start again ».



Now we have to shape the block to the final dimensions using the « cut panel » dialog again and the « Trimming only » option. I have defined a negative margin at the leading edge that is within 0.5mm the panel size, so the mylar will be adjusted against the LE during bagging.



The negative margin implies that that the wing panel must be removed during shaping. Thanks to the X cut at LE, both beds sit against each other.



Note that the upper bed will fall down after the LE part is cut. Therefore, you must halt cutting while the wire sits down on the table and remove the top bed before the up phase.

Here is the result after shaping:



When making a wing from several panels, it is necessary that the final foam blocks have the exact same heights. This can be done by making a final horizontal cut with the wing within the beds. This can be done either with the « foam cut dialog » or using the « Block heightening » option together with « Trimming only ».

Finally, for vaccum bagging the upper surface, the main spar hole should be filed. The remaining of the cut spar can’t be used since it is too small due to kerf. Another one should be cut with correct dimensions…. stay tuned, there will be a next lesson…

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Découpe d’une aile pour finition plastique


Ce tutoriel a été réalisé en collaboration avec Pierre Emery, pour GMFC Expert.

Le but est d’avoir un état de surface de l’extrados impeccable. Donc les ouvertures, c.à.d. la boîte à clé/longeron et le passage des fils de servos, seront découpées via l’intrados. Comme celles-ci sont perpendiculaires à l’emplanture, il faut utiliser une découpe séparée des longerons et inverser le profil pour que l’intrados soit sur le dessus.

Voici le projet sous GMFC Expert:


profil

Les deux cotés, emplanture et saumon, sont alignés verticalement par référence a l’intrados (donc l’extrados). Il faut utiliser la sortie en X au bord d’attaque ce qui permettra d’enlever la dépouille du dessus après découpe de l’extrados.

Le passage des fils des servos est réalisé via une saignée perpendiculaire, positionnée au milieu du profil.


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La boîte à clé est réalisée avec un longeron extrados perpendiculaire au profil. La profondeur du longeron est ajustée pour qu’il reste une épaisseur d’environ 1 ou 2mm de polystyrène. Le polystyrène sera enlevé une fois le coffrage fibre de l’extrados réalisé. Cela permettra de faire une semelle contre la peau en fibre puis de poser la boite à clé.


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Attaquons la découpe:
Comme on va manipuler le bloc entre les phases de découpe, je colle sur la table deux réglets en polystyrène en utilisant du scotch double face. Le bloc viendra se caler contre les deux réglets.


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Notez les repères verticaux au feutre sur le bloc qui permettront un positionnement précis de l’aile dans les dépouilles après découpe.


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Je pars d’un bloc de polystyrène rectangulaire qui vient se caler contre le réglet à 20mm de la position 0 du fil. Le bloc est plus long de 1cm et sera tronçonné lors de l’étape finale de la découpe.

On lance maintenant la découpe de l’extrados « seul ». À noter que l’offset en X est de 25, alors que le bloc est positionné à 20 mm. C’est cette astuce qui permet d’avoir un bloc rectangulaire pour le calage contre le réglet, alors que le bloc final comporte une flèche.


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Quelques photos de la découpe de l’extrados:


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Après l’extrados, l’extrados le fil s’arrête en dehors du bloc. Il faut juste enlever la dépouille du dessus. Si le bloc bouge, on peut le repositionner facilement contre les réglets. Maintenant, il faut lancer la découpe des longerons puis de l’intrados.


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À noter, GMFC Expert fait une pause après la découpe des longerons, il faut appuyer sur le bouton « Reprise de la découpe »


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Maintenant, il reste à dresser le bloc aux dimensions finales en utilisant le menu découpe à nouveau et l’option « Dressage simple ». J’ai mis un léger retrait de 0,5mm au bord d’attaque pour que le mylar épouse bien le BA lors du coffrage.


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De fait j’enlève le tronçon d’aile pendant le dressage. Grâce à la découpe en X, les deux dépouilles se calent parfaitement l’une sur l’autre.


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Voila le résultat après tronçonnage:


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Dans le cas d’une aile comportant plusieurs tronçons, il est impératif de mettre a niveau tous les blocs découpés. Vous avez deux possibilités: soit vous utilisez une guillotine horizontale, soit vous utilisez l’option « surfaçage » du dressage d’aile pendant un dressage simple. Dans tous les cas, le tronçon d’aile doit être remis dans les dépouilles.

Finalement, pour pouvoir coffrer l’extrados sous vide, il faut remplir le trou correspondant au longeron. Le longeron découpé ne peut pas servir car trop petit. Il faut donc en découper un aux bonnes dimensions… suite à venir..