GFK im Modellbau

«Werkstoff mit Zukunft: Zu Wasser, an Land und in der Luft»

GFK kommt immer häufiger im Modellbau zum Einsatz. Ob es um Segler, Schiffe oder Modellautos geht – viele Bestandteile werden mittlerweile aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Warum das so ist, erfahren Sie hier.

Bei vielen Werkstoffen kommt ihre Verwendbarkeit auch auf die Baugröße des Endprodukts an. So lassen sich durchaus mittelgroße Schiffe aus Stahlbeton herstellen. Doch niemand käme auf die Idee, das auch bei einem Rettungsboot zu versuchen. Ebenso gibt es für Stahl oder für Holz limitierende Faktoren, die sie für besonders große oder besonders kleine Anwendungen mehr oder weniger geeignet machen.

Glasfaserverstärkter Kunststoff ist hingegen unabhängig vom Format des Endprodukts. Dieser Werkstoff ist wie kaum ein anderer punktgenau auf das gewünschte Ergebnis konfektionierbar. Dies gilt nicht nur für seine Form und Größe, sondern auch für seine technischen Eigenschaften. Somit lassen sich im Modellbau mobile Objekte wie Fahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge in jeder Größe mit Halbzeugen aus GFK herstellen.

Die Leistung von Glasfasern

Glasfaser hat eine Zugfestigkeit von 1,8 – 5 kN/mm². Erstaunlicherweise nimmt die Zugfestigkeit der Glasfaser zu, je dünner die Einzelfaser ist. Dies gilt allerdings nur für das Verhältnis, nicht absolut: Ein Faserverbund aus dünnen Fasern ist zugfester als eine Einzelfaser mit gleichem Querschnitt. Für das Endergebnis bedeutet dies, dass dieser Faserverbundwerkstoff stabiler wird, je dünnere Fasern verarbeitet wurden. Der Grund liegt auf der molekularen Ebene: Je dünner die Faser ist, desto besser werden die langkettigen Moleküle in die gleiche Richtung angeordnet. Je mehr schmale Fasern in gleicher Richtung drapiert werden, desto reißfester wird der Strang.

Der besondere Werkstoff kommt in unterschiedlichen Formen beim Modellbau zur Anwendung. Neben GFK-Profilen, GFK-Platten und weiteren Halbzeugen aus glasfaserverstärktem Kunststoff eignen sich ebenso Matten für den Formenbau.

Der Einsatz von GFK im Modellbau – das brauchen Sie für die Vorbereitung

Widerstandsfähigkeit, kombiniert mit leichtem Gewicht – diese exzellente Verbindung praktischer Eigenschaften macht GFK beim Modellbau zum vorteilhaften Material, das sich zurecht immer größerer Beliebtheit erfreut. Neben der einfachen Verarbeitung ist zudem die hohe Haltbarkeit ein weiterer geschätzter Pluspunkt des Materials.

Alles, was man zum Beispiel für die Herstellung eines GFK-Rumpfes für ein Modellflugzeug braucht, ist eine Positivform. Diese kann aus geeignetem Holz hergestellt werden. Alternativ bietet sich ebenso das Aluminium-Gussverfahren an. Wenn man sich zutraut, mit dem über 600° C heißem Werkstoff zu arbeiten, erhält man auf recht einfache Weise eine dauerhafte Form.

Ob Holz oder Aluminium: Das Wichtigste ist im Formenbau, neben einer maximalen Präzision, die Verwendung eines geeigneten Trennmittels, um das abzuformende Objekt von der Form ohne Beschädigung zu entfernen.

Idealerweise wird glasfaserverstärkter Kunststoff mit Trennwachs von der Urform gelöst. Ebenso erleichtert ein Trennbrett das Entfernen beider Komponenten erheblich.

Mit Formen und Matten zum idealen Ergebnis

Möchte man nun ein Modell erstellen, beispielsweise einen GFK-Segler, wird die Form des Rumpfes oder eines anderen Bauteiles mit Glasfasermatten ausgelegt. Diese wurden in Kunstharz getränkt und stehen einige Zentimeter über, um so am Trennbrett aufzuliegen. Nachdem der Faserverbundwerkstoff ausgehärtet ist, kann die Urform mit Hilfe des Trennbretts heraus gelöst werden.

Die überstehende Kante vom GFK-Rumpf oder eines anderen Teiles sorgt für die ausreichende Distanz zur gewünschten Form. Ob der Werkstoff mit Spachtel, Messer oder Zange von der Form gelöst wird – jede Beschädigung findet nur in den überstehenden Bereichen statt. Diese werden hinterher abgeschnitten. Das Ergebnis zeigt sich als ideale Rümpfe oder Trageflächen für Modellschiffe- oder Flugzeuge und etliche weitere Kreationen.

Glasfasern für die innere Statik

Tragflächen von Flugzeugen und Masten von Schiffen müssen im Modellbau mit großen Hebelkräften zurechtkommen. Sie müssen für eine optimale Wirkung möglichst lang sein, gleichzeitig sind sie aber nur einseitig angeschlagen. In ihrem Anschlagspunkt wirken so bei Masten und Tragflächen bereits bei schwachen Gegenkräften sehr hohe Drehmomente. Dies mit einer entsprechend stabilen Struktur abzufangen ist eine große Herausforderung.

Auch hierfür bieten GFK-Werkstoffe Lösungen an, die mit herkömmlichen Materialien nur bedingt umgesetzt werden könnten.

Als Langmaterialien eignen sich etwa pultrudierte Profile und Rovings. Pultrudierte Profile bestehen aus unidirektional angeordneten Einzelfasern, die durch ein Strangziehverfahren zu einem Langmaterial verbunden werden. Die Fasern liegen in diesen Profilen alle in einer Richtung und eignen sich besonders zur Aufnahme von Zugkräften.

Beliebte Halbzeuge im Modellbau sind zum Beispiel GFK-Rundrohre. Diese sind in vielen verschiedenen Durchmessern und Längen erhältlich, sodass es für jede Anwendung passgenaue Ausführungen gibt. Rovings hingegen sind gerollte Matten, die schichtweise mit Harz verklebt werden. Neben einer großen Zugfestigkeit bieten Rovings enorme Biegefestigkeit. Sie sind für Segler und Tragflächen deshalb meist als aussteifende Innenstruktur im Einsatz.

Glasfaserverstärkter Kunststoff als Platten und Blöcke

GFK im Modellbau setzt nicht nur Matten und Profile ein. Die Platten- und Blockmaterialien sind ebenso beliebt. Sie vereinen niedriges Raumgewicht mit den Vorteilen eines Kompositwerkstoffes aus Glasfasern und Harz. Das macht sie für alle Fräsarbeiten interessant, bei denen stabilere und formtreuere Werkstücke hergestellt werden sollen. Die Plattenmaterialien finden so beispielsweise im Formenbau häufige Anwendung. Sie sind dauerfest und können auch nach Jahren für die Herstellung von dünnen Strukturen wie Karosserien, Rümpfe oder Gehäuse eingesetzt werden.

GFK im Modellbau – ein Werkstoff mit Zukunft

Beim Modellbau kommt es einerseits darauf an, dass die geschaffenen Konstruktionen leicht sind, anderseits müssen sie durchaus robust sein. Glasfaserverstärkter Kunststoff bietet beide Attribute und eignet sich deshalb hervorragend für die Herstellung von Schiffen, Seglern und mehr. Ob als Profile, Platten oder Matten – die Möglichkeiten, verschieden Formen zu erstellen und passgenau je nach Anforderungen in den Modellen einzugliedern, sind vielfältig.