Comeniusprojekt Airbus A380. Entwicklungs- und Fertigungbericht von StR Michael Beck. 1) Vorgeschichte

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1 Dieses Projekt wurde mit Unterstützung der Europäischen Kommission finanziert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung trägt allein der Verfasser; die Kommission haftet nicht für die weitere Verwendung der darin enthaltenen Angaben. Comeniusprojekt Airbus A380 Entwicklungs- und Fertigungbericht von StR Michael Beck 1) Vorgeschichte Im Mai 2007 wurde der Beschluss gefasst ein flugfähiges Modell eines Airbus A380 mit den Partnerschulen aus Ugine (Frankreich), Granollers (Spanien) und Baja (Ungarn) zu entwickeln und zu fertigen. Um ein tragfähiges Konzept zu entwickeln wurde zuerst einmal der Rat von Herrn Peter Michel eingeholt. Herr Michel hat als erster ein flugfähiges Modell eines A380 entwickelt und auch geflogen. Das fernsehbekannte Modell hatte dabei eine Spannweite von 4.80m bei einem Gewicht von 38kg. Der Antrieb erfolgte über 4 Turbinen. Damit war für uns klar, dass ein Modell in dieser Größe und Konzeption für uns finanziell nicht machbar sein würde. Hier half alles nichts, wir mussten ein eigenes Konzept entwickeln. Jedoch hat uns Herr Michel mit guten Tipps und einem Detailplan nicht im Stich gelassen, so dass wir eine Grundlage hatten unser eigenes Modell auch realisieren zu können. 2) Antrieb und Maßstab Wir gingen dabei so vor, dass zunächst einmal ein geeigneter Antrieb gefunden werden sollte. Da Turbinen für uns viel zu teuer sind wollten wir es mit Elektromotoren versuchen, welche in geeigneten Impellern genügend Schubleistung entwickeln sollten. Will man mit effizienten Impellern in der Luft unterwegs sein, kommt man um den bewährten Impellertypen WeMoTec 480 von Oliver Wennmacher nicht herum. Wennmac her, welcher ein Pionier der industriell gefertigten Elektroimpeller ist, war auch sofort bereit unser Projekt zu unterstützen. Der Impeller mit einem Durchmesser von 69mm musste in die Motorgondeln passen, dadurch ergab sich die Größe der Gondeln und letztendlich automatisch die Größe unseres Modells. 2.50m Spannweite und 2.24m Länge bei geplanten 8kg Fluggewicht. Damit konnten alle zum Flug benötigten Komponenten in das Modell implantiert werden, der gewählte Maßstab war 1:32. Die Impeller waren ausgewählt, es mussten nur noch geeignete Elektromotoren gefunden werden. Bei einem Fluggewicht von 8kg kann man mit einem Elektromodell bei einem Schub- zu Fluggewicht von 1:3 vom Boden aus starten. Für uns bedeutete das, dass ein Gesamtschub von ca. 2.8 kg erreicht werden musste. Für uns war hier die Firma Kontronik der erste Ansprechpartner. Fachkompetenz, höchste Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit sind in deren Produkten serienmäßig eingebaut und nach einigen Rechnereien und beratenden Telefonaten war klar, dass Kontronik 16 speziell für unsere Zwecke ausgelegte Kira 400/22, welche eine spezifische Drehzahl von 2200 U/Volt besitzen exklusiv für uns produzieren würden. Ein für uns sehr zufriedenstellender und glücklicher Umstand. Spätere Tests ergaben, dass der Verbund aus 4 Impellern, 4 Kira 400/22, 2 Jazz 80/6/18 Regler und 2 x 5S SLS ZX C Lipo Akkus, ein Gesamtschub von 3.8 kg erreichte, was weitaus mehr ist als im Lastenheft stand. Die Stromaufnahme beträgt dabei 27 A pro Motor, was einer Leistung von ca. 500

2 Watt pro Motor entspricht. Die Eingangsleistung eines A380 beträgt somit 2 KW, bei einem Schub von 3,8Kg. Ich meine eine sehr moderate Stromaufnahme für solch einen Standschub. 3) Bauweise Ein Modell von solch einer Größe zu realisieren ist schwer. Es mit einem vernünftig leichtem Gewicht herzustellen, umso schwerer. Deshalb werden in unserem Fall Leichtbauwerkstoffe, wie Balsa- oder Kiefernholz und leichte Kunststoffe verwendet. Während sich für den Rumpf, die Tragflächen und das Leitwerk die klassische Holzbauweise anbietet, haben wir für die Motorgondeln ABS-Kunststoff eingesetzt. Das Fahrwerk wird aus hochfestem Aluminium hergestellt. Die Grobkonzeption war damit erstellt und wurde beim Vorbereitungstreffen im Oktober 2008 den Projektteilnehmern vorgestellt. Auch wurde die Aufteilung der Baugruppen beschlossen. Sehr schön war, dass bei diesem Treffen die Fachkompetenz aus 4 Ländern ein weiterentwickeln der Bauteile zum Kinderspiel machte. Hier wurde der erste Bauplan unseres A380 erstellt mit dessen Hilfe eine Technikerklasse der Gewerblichen Schule Waiblingen einen ersten Prototypen erstellen sollte. Die Baugruppen werden folgend verteilt: Baja: Granollers: Ugine: Waiblingen: vorderer Rumpf hinterer Rumpf und Leitwerk Fahrwerk Tragfläche und Motorgondeln

3 4) Bau des Prototypen Der Bau, des ersten Prototypen fand in einem Zeitraum von 4 Monaten im 2. Halbjahr des Schuljahres 2008/2009 statt. Hier wurden die verfeinerten Baupläne ausprobiert und noch weiter optimiert. Die erstellten Dokumentationen sollten unseren Schülern beim Bau des ersten eigenen Modells eine wichtige Hilfe sein. Hier wurde auch die Bauweise für die Motorgondeln geändert. Der Kauf eines 3D-Druckers erlaubte eine neuartige Konstruktion über die CAD Software Solid Edge mit anschließendem Ausdruck des konstruierten Bauteiles. Die Technikerschüler erarbeiteten sich selbstständig, wie man vorgehen muss um exakte Motorgondeln fertigen zu können. Jedoch war der Zeitrahmen zur Produktion des ersten Prototypen zu eng gesteckt, so dass hier keine Flugerprobung stattfinden konnte. Die Erkenntnisse der Technikerschüler zum Bau waren für uns alle von größter Wichtigkeit. Bild1: Entwicklung der Turbinengondel auf CAD 5) Präsentation der vorläufigen Ergebnisse Im Oktober 2009 fand ein weiteres Treffen in Waiblingen statt, wo die bisherigen Ergebnisse und Erfahrungen der einzelnen Gruppen ausgetauscht wurden. Auch wurden die ersten Teile für Rumpf und Tragflächen bei diesem Treffen gemeinsam gefertigt. Die einzelnen Gruppen waren hiermit eingewiesen und konnten nun die erforderlichen Bauteile an den jeweiligen Schulen herstellen.

4 6) Herstellung der Tragfläche in Waiblingen Wie im oben genannten Treffen war die Aufgabe der Baugruppe in Waiblingen die Tragflächen zu fertigen. Hierbei wurde montags ein 4 stündiger, freiwilliger Unterricht eingerichtet, in dem alle erforderlichen Teile hergestellt wurden, Arbeitspläne verbessert und Stücklisten zur Kostenkontrolle erstellt wurden. Die Motorgondeln wurden aus Zeitgründen direkt auf dem 3D Drucker hergestellt. Die Vorarbeit unserer Technikerschüler war hier so exzellent, dass die Bauteile ohne Änderungen an die Tragflächen gefügt werden konnten. Die einzelnen Schritte des Unterrichtsablaufes sind den Schülerdokumentationen zu entnehmen, welche zu jedem Termin erstellt wurden. Bild 2: Erstellung der rechten Tragfläche

5 7) Teamtreffen in Granollers 2010 Beim Treffen im April 2010 in Granollers waren aus technischer Sicht einige wichtige Bauschritte zu bewältigen, denn der Fertigungsplan besagte, dass am Ende ein voll flugfähiges Modell dastehen sollte. Das bedeutete, dass die vorgefertigten Teile vorderer Rumpf, hinterer Rumpf mit Leitwerk und Tragflächen mit Turbinengondeln miteinander verbunden und alle Ruder- und Motorfunktionen vorhanden sein sollten. Erreicht haben wir das mit einem enormen Einsatz. In insgesamt 2 Tagen hat ein spezialisiertes Lehrerteam die Bauteile weiterbearbeitet und Gruppeneinteilung festgelegt, mit welcher unsere Schüler die weiteren Bauschritte termingerecht und effizient fertigen konnten. Die Arbeitszeit hatte dabei auch am Wochenende von 8.00 Uhr bis Uhr betragen. Dieser Einsatz war aber auch absolut nötig, da der Zeitplan ja eingehalten werden sollte. Am Ende der Woche wurden: - Die Rotoren gewuchtet - Die Impeller in die Turbinengondeln eingebaut und die Gondeln an den Tragflächen gefügt - Die Litzen mit Motoren, sowie den Gold- und Silberkontakten gelötet - Die Rumpfteile ausgerichtet und fachgerecht gefügt - Das Leitwerk ausgerichtet und gefügt - Die Tragflächen ausgerichtet und demontierbar gefügt - Die Ruder für Tragflächen und Leitwerk gefertigt - Die Lithium Polymer Akkus gelötet - Die Fernsteuerung mit allen Funktionen in Betrieb genommen. Bild 3: Fertigstellung elektrischer Komponenten in der Turbinengondel

6 Am war es dann so weit. Vor uns stand unser erstes, selbstgebautes, rohbaufertiges A380 Modell. Bild 4: A380 rohbaufertig Bild5: Wemotec 480 und Kontronik Kira 400/22 in den Motorgondeln