3. díl - Výroba a úprava kompozitových dílů

Ve 3. díle mini série o renovaci Kolibříka, popíši postupy opravy a úpravy poškozené laminátové gondoly, úpravy sedačky a výroby přístrojové desky, středového přístrojového panelu, trojúhelníkové kýlové plochy SOP a krytu otvoru přední podvozkové nohy. Zohledníme, že se jedná o amatérskou kusovou výrobu a že popisované díly jsou z pevnostního hlediska nenosné.

Skořepina laminátového aerodynamického krytu posádky (dále jen gondola) byla výrobcem laminována ze skelné tkaniny gramáže cca 220 g/m2 a polyesterové pryskyřice a byla na několika místech poškozená. Poškozená místa jsem zevnitř přebrousil a vyztužil  dvěma vrstvami skelné tkaniny 350 g/m2, prosycené Polyesterem 109. Obojí zakoupíte v každém hobby marketu. Výztuhy (záplaty) jsou položeny tak, aby pokryly i zbělená místa v okolí trhlin s přesahem cca 30 mm a aby vlákna tkaniny výztuhy svírala s nejdelším rozměrem trhliny úhel 45°. Protože byla gondola vlivem poškození zdeformována, je nutno ji před přilaminováním výztuh zafixovat v původním tvaru a to v takové poloze, aby při laminování nebyla výztuha v poloze více než svislé. Po zatvrdnutí pryskyřice odstraníme ostrá vlákna na okrajích výztuh přebroušením smirkovým papírem. Na lícové straně skořepiny je nutné velmi důsledně odbrousit vhodným brusným kotoučkem upnutým do ruční vrtačky delaminované vrstvy a okraje trhlin tak, aby byl povrch před nanášením stěrkového tmelu pevný a bez vzduchových bublin. Vzniklé nerovnosti na lícové straně vytmelíme po vyfoukání a odmaštění polyesterovým stěrkovým tmelem se skelným vláknem (PES tmel) a přebrousíme brusným papírem zrnitosti 80.

Gondola, přístrojová deska, středový panel a sedačka v průběhu úprav

Gondolu jsem úhlovou bruskou ořízl tak, aby při pohledu z boku linie přístrojové desky, nástupního prostoru posádky a sedačky plynule navazovala. Vzadu dole jsem gondolu zkrátil asi o 200 mm, seřízl šikmo vzhůru a tím ji opticky svázal s opěradlem sedačky. Cílem těchto úprav bylo, aby celek gondola – sedačka opticky působil kompaktněji a dynamičtěji. Dosáhl jsem také mírného snížení hmotnosti a aerodynamického odporu gondoly. 

Sladění linie přístrojové desky, gondoly a sedačky

Původní plechová přístrojová deska byla připevněna přes silentbloky k duralovým úhelníkům, přinýtovaným do lemu gondoly. Nýty v laminátu působí neesteticky, navíc kolem nýtů dochází ke vzniku povrchových trhlinek, protože zavedení bodové síly od zatížení a od zatažení nýtu do kompozitu je nevhodné. Mezi plechovou přístrojovou deskou a gondolou zela nevzhledná mezera. Do upravené gondoly jsem proto zakomponoval zcela novou kompozitovou přístrojovou desku. Aby při montáži gondoly na kostru trupu přístrojová deska nekolidovala s přední trubkovou vzpěrou, navrhl jsem ji jako dělenou. Vzniklou mezeru uzavře po montáži gondoly na kostru trupu prodloužený středový panel. Na základě zkušeností motorových rogalistů, jsem se rozhodl nepoužít k odpružení přístrojů pružné silentbloky. Přístrojová deska na okrajích plynule přechází v nově přidaná kompozitová olemování prostoru posádky. 

Přístrojová deska, středový panel a lem nástupního prostoru

V přední části gondoly je v prostoru přední podvozkové nohy velký nezakrytý otvor, který umožňuje montáž gondoly na trup, osazený kompletní podvozkovou nohou. Otvor je zdrojem zbytečného aerodynamického odporu, je nevzhledný a posádka letounu je vzduchem, proudícím otvorem, ofukována v těch nejchoulostivějších partiích. Velikost tohoto otvoru jsem tedy minimalizoval kompozitovou záslepkou, montovanou až po upevnění gondoly ke kostře trupu. 

Redukce otvoru přední podvozkové nohy

Kolibřík je oproti běžným zvyklostem vybaven jednou sedačkou, společnou pro dvě osoby. Původní sedačka byla ve tvaru parkové lavičky s malými bočnicemi. Velká plocha opěradla, rozšiřující se směrem vzhůru, působila opticky trochu těžkopádně. Rozhodl jsem se proto sedačku Kolibříka upravit. Z doby, kdy jsem vyráběl kompozitové díly pro letouny Cora, jsem měl na půdě schovanou sedačku pro tento letoun. Sedačka má větší bočnice se zaoblenými lemy a je asi o 10 cm nižší, než sedačka Kolibříka, a její opěradlo má větší sklon. Ze sedačky Kolibříka jsem odřízl bočnice a upravil sklon opěradla zbylé střední části sedačky podle sklonu opěradla sedačky z Cory. Ze sedačky z Cory jsem odřízl bočnice a přilaminoval je diagonálně střiženými proužky tkaniny 350 g/m2 k upravené střední části sedačky z Kolibříka. Rozdílnou výšku sedaček jsem využil ke stupňovitému zúžení horní části opěradla, aby opěradlo nepůsobilo tolik kompaktním dojmem. Větší sklon opěradla má za následek posun střední části těl posádky směrem vpřed, což příznivě ovlivní centráž letounu.

Upravená sedačka

Výroba jednoho kusu nově navrženého kompozitového dílu se dá provést více způsoby. Zřejmě nejrozšířenější postup je následující: Vyrobíme maketu dílu z polystyrenu a olaminujeme ji skelnou tkaninou, prosycenou epoxydovou laminovací pryskyřicí, např. CHS-EPOXY 455 (EPOXY 1505). Polyesterovou pryskyřici použít nelze, protože by polystyrénovou maketu rozleptala. Povrch takto vyrobeného dílu bude nerovný a bude vykazovat strukturu dle použité tkaniny. Pro jeho vyrovnání bude potřeba pracné tmelení velkým množstvím PES tmelu, díl vyjde těžký a bude náchylný k povrchovým trhlinám. Polystyrénová maketa se z dílu odleptá acetonem nebo nitroředidlem C6000.

Skládá-li se povrch dílu pouze z rovin, zakřivených přímkových ploch a lineárních přechodů konstantního průřezu, je možné vyrobit negativní formu dílu z čehokoliv, co máte zrovna po ruce a co se k danému účelu alespoň trochu hodí. Tímto způsobem jsem vyrobil formy na přístrojovou desku a středový panel během jednoho odpoledne. Použil jsem nábytkářské lamino, proužek makrolonu tl.1 mm a válcové segmenty, vyříznuté úhlovou bruskou z novodurové trubky. Vše je pouze slepeno dohromady PES tmelem. Nesmíte použít materiál, který použitá laminovací pryskyřice či PES tmel leptá. Nejste-li si jisti, proveďte zkoušku. Zaoblené hrany hotového dílu vytvoříme ve formě tažením šablonky o poloměru hrany dílu, vyrobené například z makrolonu, ve stěrkovém tmelu. Je-li požadovaný poloměr hrany větší, je třeba postup vícekrát zopakovat. Nechcete-li formu při vyndavání hotového dílu zničit, nezapomeňte opatřit boční plochy formy úkosy. Platí, že čím hlubší je forma, tím větší musí být úkosy. Obtížností vyndavání dílu z formy se nenechte odradit. Nejprve uvolněte okraje dílu, pak boční stěny a nakonec plochy dílu na dně formy. Pomoci si můžete třeba tupým příborovým nožem, u větších dílů stlačeným vzduchem nebo dřevěnými klíny. Použijte plynulou, klidnou sílu a vyčkejte, až díl odskočí. Dno formy lze uvolnit provrtáním otvoru do dna formy a opatrným odfouknutím dílu stlačeným vzduchem. K separaci ploch formy proti přilepení dílu postačí pasta na lino. Já používám pastu na lino ještě z dob totality, novodobé výrobky doporučuji odzkoušet. Pastu bavlněným hadříkem pečlivě naneste do formy, nechte 10 minut zaschnout a rozleštěte. Tento postup zopakujte ještě dvakrát. Lze samozřejmě použít i některý profi separátor. Přístrojovou desku i středový tunel jsem laminoval ze dvou vrstev diagonálně střižené skelné tkaniny  350 g/m2, okraje přístrojové desky a prostor umístění letových přístrojů jsou zesíleny třetí vrstvou. Nebude-li povrch dílu tvořen alespoň bezbarvým gelcoatem, bude povrch dílu obsahovat póry, které bude nutno vyplnit PES tmelem. Gelcoat je dvousložková pryskyřice na podobné bázi jako pryskyřice laminovací, jejím hlavním účelem je zajistit povrch dílu, případně formy (u gelcoatu formovacího) bez pórů a malých bublin. Do formy se nanáší štětcem nebo stříkáním jako první vrstva po separaci a s laminováním dílu lze započít až po jeho úplném vytvrzení. Může obsahovat UV filtr a být čirý nebo obsahovat barevný pigment, je pod vodou brousitelný a má tvrdý povrch. Díly, laminované do forem vyrobených výše popsaným způsobem, budou vykazovat díky horšímu povrchu jednorázových forem také horší povrch, který bude stejně nutno lehce přetmelit a tím dojde automaticky k zaplnění pórů. Proto při výrobě těchto dílů gelcoat nepožívám a na dílech bude provedena povrchová úprava akrylátovým autolakem, obsahujícím UV filtr. Provedení barevné povrchové úpravy letounu bude popsáno v některé z dalších kapitol.

Formy přístrojové desky, středového panelu a hotový středový panel

Lemy okrajů gondoly mezi přístrojovou deskou a sedačkou jsem zhotovil sice diletantsky, ale úspěšně pouhým odlaminováním do lepící pásky, přilepené k okraji gondoly a navrstvené do tvaru lemu a vyrovnal tmelením PES tmelem. Obloukové přechody mezi lemy gondoly a přístrojovou deskou jsem odlaminoval na formě středového panelu. Gondolu, přístrojovou desku, obloukové přechody a lemy jsem slepil Polyesterem 109, zahuštěným speciálním plnivem (tzv. saze) do tixotropního stavu a z rubové strany jsem spoje přelaminoval proužky ze dvou vrstev všesměrové skelné tkaniny (rohože) 350 g/m2. Je to velmi důležité, jinak se časem na rozhraní dílů mohou objevit nevzhledné trhlinky. Slepit vše pouze PES tmelem nestačí. Z lícové strany jsem místa napojení dílů vyrovnal přetmelením PES tmelem a přebrousil. 

Lem nástupního prostoru posádky

Chceme-li vyrobit díl s povrchem, tvořeným nerozvinutelnými plochami nebo s plochami, které je třeba napojit na stávající, prostorově těžko definovatelný díl, zpravidla nemáme jinou možnost, než vyrobit maketu dílu, z ní stáhnout negativní formu a do ní odlaminovat příslušný díl. Tímto způsobem jsem zhotovil záslepku montážního otvoru přední podvozkové nohy a trojúhelníkové kýlové plochy stabilizátoru SOP. 

Otvor přední podvozkové nohy jsem zevnitř zaslepil deskou z lamina, přilepenou ke gondole PES tmelem. Na ni jsem nalepil extrudovaný polystyren, který jsem vybrousil do tvaru budoucí záslepky tak, aby povrch navazoval na stávající gondolu. Abych z tohoto povrchu mohl stáhnout formu a nedošlo k rozleptání polystyrenu polyesterovou pryskyřicí, povrch polystyrenu jsem spolu s okraji otvoru v gondole přelepil dvěma vrstvami lakýrnické papírové samolepicí pásky. Takto vzniklý povrch jsem separoval a přelaminoval třemi vrstvami rohože 350 g/m2. Po sejmutí jsem formu ořízl podle otištěných okrajů otvoru, přečistil, a z rubové strany přilepil PES tmelem dva kousky lamina jako stojánek pro usnadnění práce při laminování záslepky. Záslepku jsem po separování formy odlaminoval ze tří vrstev rohože 350 g/m2 a vyřízl do ní otvor, který s minimální vůlí umožňuje otáčivý pohyb a pružení přední podvozkové nohy. 

Záslepka otvoru přední podvozkové nohy a její forma

Klín stabilizátoru SOP bylo třeba vyrobit co nejlehčí, protože každou hmotnost, přidanou  za těžiště Kolibříka je nutno striktně dovážit na předku letounu tak, aby nedošlo k posunu těžiště směrem vzad mimo povolený rozsah centráže. Boční plochy klínu stabilizátoru je dobré vyrobit mírně konvexní, aby při nízké hmotnosti dílu měly odpovídající tuhost. A konečně je třeba mít představu o tvaru a poloze průniku povrchové plochy klínu s povrchem SOP. Z výše uvedených důvodů jsem se rozhodl pro výrobu klínu do negativní formy. Maketu klínu stabilizátoru SOP jsem zhotovil opět z extrudovaného polystyrenu, přelaminovaného dvěma vrstvami skelné tkaniny 350 g/m2, prosycené pryskyřicí EPOXY 1505. Po vytmelení PES tmelem a vybroušení povrchu do požadovaného tvaru jsem povrch makety vyhladil smirkovým papírem postupně až na zrnitost cca 400. Na spodku makety vytvoříme např. zapuštěním pásku z ocelového plechu držák, za který maketu  upneme do svěráku, naseparujeme ji a odlaminujeme negativní formu, tři vrstvy skelné rohože 350 g/m2 postačí. Po uvolnění makety z formy a jejím vložení zpět, přilepíme PES tmelem jednoduchý stojánek. Maketu necháváme vloženou ve formě, aby se forma při dozrávání pryskyřice nedeformovala. Formu začistíme, případná drobná poškození opravíme a po jejím naseparování můžeme přistoupit k výrobě dílu. Budeme laminovat do velmi hlubokého a úzkého prostoru, na což je třeba se předem připravit. Velkou pozornost věnujeme naseparovávání dna klínu, zde je největší riziko přilepení dílu a proto zde postup separace zopakujeme vícekrát. Dále si připravíme ocelovou kulatinu, přes kterou ohneme a položíme skelnou tkaninu do přední části klínu s přímkovým hřbetem. Připravíme si vhodný plochý štětec pro nanášení pryskyřice do úzkého prostoru formy a všechny úkony si nanečisto vyzkoušíme. Doporučuji použít dvě vrstvy diagonálně střižené tkaniny 220 g/m2, prosycené polyesterem 109 nebo EPOXY 1505. Okraje klínu opět zpevníme proužky tkaniny. Po vytvrzení, oříznutí a uvolnění dílu z formy vložíme díl zpět do formy a lepidlem Epoxy 1200 vlepíme dno klínu z extrudovaného polystyrenu tl. 20 mm, které po ztvrdnutí lepidla a vyjmutí dílu z formy vybrousíme přímo na zadní šikmé vzpěře trupu přes vložený smirkový papír zrnitost 80 tak, abychom dostali co největší styčnou plochu pro pozdější přilepení klínu k trubce pružným lepidlem. Před přilepením natřeme spodní vybroušenou polystyrenovou styčnou plochu klínu lepidlem Epoxy 1200.

Klín stabilizátoru SOP, model a forma

Jen pro zajímavost, zjednodušeně: Pro sériovou výrobu dílů musí být povrch formy dokonalý. Proto po vybroušení PES tmelu na maketě pokračujeme stříkacím tmelem, plničem, následuje kvalitní vrchní autolak, jeho přebroušení smirkovým papírem pod vodou až na zrnitost 2500, dále leštění leštící pastou a leštící vodou. Forma musí být silnější, mít zesílené okraje, případně dělící roviny a povrch formy musí být tvořen speciálním černým formovacím gelcoatem. Musí být velmi dobře vyřešena manipulace s formou během výroby. Jako první se do naseparované formy nastříká barevný, většinou bílý, gelcoat s UV filtrem, takže díl vyjmeme z formy již povrchově upravený.

Autor textu a fotografií: Ing. Josef Ulrych