FOAMIE

Meisterwerk

Eigenbau: Jürgen Schönles Bf-109 mit 19,75 g

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Was macht man, wenn man einen toll ausgestatteten und schönen Warbird haben möchte, aber weder den großen Platz zur Lagerung hat noch großen finanziellen Aufwand betreiben will? Richtig, man baut das Ganze im Kleinen! So oder so ähnlich waren meine Gedanken, als ich mich zu meinem Bf-109-Projekt entschlossen habe.

Die Frage des Gewichts

Ein Mikro-Modell mit Vorbild, das klingt erst einmal nicht so speziell, denn solche gibt es stark verbreitet auf dem Markt. Aber was kommt einem in den Sinn, wenn man an Mikro-Modelle denkt? Richtig: zu schnell, zu nervös und hibbelig. Was die Flugeigenschaften angeht, ist es dann schnell vorbei mit der Vorbildtreue. Warum ist das so? Weil diese Modelle im Verhältnis zu schwer sind. Großmodelle haben es da deutlich leichter und fliegen trotz Einziehfahrwerk, Beleuchtung und diversen Klappen noch ausgezeichnet. Doch ist dies auch auf kleine Modelle übertragbar?

Mal schnell hinter dem Haus oder in einer Halle ein kleines, schönes und gut fliegendes Semiscale-Modell mit den gleichen Funktionen und ähnlichen Flugeigenschaften wie die Großen, mit Einziehfahrwerk, mehrteiligen Landeklappen und vielleicht sogar Beleuchtung? Das wär‘s! Doch was muss man machen, um den „Gegner“ Re-Zahl zu überlisten? Mit dem Gewicht so gut es geht zu geizen, ist wohl ein ganz großer Teil der Miete…

Also, wo fange ich an?

Ich, als alter Bf-109-Fan, habe mit meinem Kollegen Thorsten Witschel vor einiger Zeit mal einen kleinen Deprontiefziehteilesatz entwickelt. Thorsten hat die meisten Formen mühselig aus Balsaholz und Sperrholz geschnitzt, um über diesen ein auf 0,8 mm dünn gespaltenes Depron tiefzuziehen. Nicht nur die Formen sind Handarbeit, auch die Depronspaltmaschine und die Tiefziehmaschine musste Thorsten dazu selbst bauen. Darauf wurde in der Vergangenheit aber schon mehrmals eingegangen, deswegen widmen wir uns im Folgenden der weiteren Entwicklung des Modells.

Ich entschied mich also dazu, diese Tiefziehteile als Grundlage für mein neues Projekt zu verwenden. Denn in dieser Größe gibt es kein vernünftiges Modell der Bf 109. Und was noch viel schöner ist: Die gesamten Deprontiefziehteile wiegen gerade einmal 5,96 g.

Meine Vorgabe: maximal 25 g

Mit 450 mm Spannweite (was einen Maßstab von 1:22 ergibt) musste ich mir erst mal klar werden, was in dieser Größe Sinn macht und welches Abfluggewicht ich anstreben sollte, um gutmütige Flugeigenschaften zu erzielen. Nach langem Überlegen und Fachsimpeln mit Mikromodellbauern kam ich zu dem Entschluss, dass das Endgewicht bei maximal 25 Gramm landen sollte. Das ist eine Hausnummer. Und bei den ersten Probewägungen heutiger Massen-Mikrokomponenten mit Spindelservos und 6/8-mm-Bürstengetriebeantrieben wurde deutlich, dass ich mit diesen Standardkomponenten nicht sehr weit komme. Ein Linearservo wiegt hier zwischen 1,7 und 2,2 g. Ein 8-mm-Bürstenmotor mit Getriebe wiegt auch schon über 8 g und braucht wiederum einen 1s-Akku mit ca. 150 mAh, was 5 bis 6 g ausmacht. Schon sind wir über dem Limit.

Alternativen? Ein 6-mm-Bürstenmotor mit Getriebe wiegt etwa 4 g, hat aber nicht genügend Leistung, um 25 g einem Warbird gemäß zu bewegen. Auch ein 7-mm-Motor kam nicht in Frage. Bei www.rcgroups.com habe ich dann einen interessanten Beitrag gefunden: 2-g-Motor mit Eigenbaugetriebe und bis zu 40 g Standschub, das klingt klasse. 40 g Schub brauche ich ja definitiv nicht, somit könnte ich den Stromverbrauch ordentlich nach unten schrauben, was den Einsatz von kleineren Akkus ermöglicht. Laut dem Forumbeitrag wird ein AP02-Motor etwas modifiziert eingesetzt und die komplette Getriebelagerung übernimmt nur ein Bundkugellager. Für mich als gelernter Feinwerkmechaniker und mit einer Drehmaschine im Keller sollte das eine schöne Herausforderung werden.

2,4-g-Motor? Zu schwer!

Also habe ich kurzerhand den Motor in England bei www.micronradiocontrol.co.uk geordert. Doch beim ersten Wiegen die erste Ernüchterung: Der „2-g“-Motor wiegt im Auslieferungszustand 2,4 g. Da muss noch was gehen. Der Autor bei RC Groups hat seinem Motor sogar eine neue Wicklung verpasst, diesen Schritt wollte ich mir aber ersparen.

Schließlich habe ich in meinem Fundus einen passenden Zahnradsatz – bestehend aus Hauptzahnrad und Ritzel mit Modul 0,3 – gefunden und für gut befunden. Damit stand die Übersetzung von 1:7 fest. Dies sollte für ausreichend Drehmoment sorgen, um die 5×4×3-Microinvent-CFK-Luftschraube, die übrigens in Form und Größe astrein zum Maßstab passt, zuverlässig zu drehen. Nun kam die Drehmaschine zum Einsatz. Die Motorwelle hat einen Durchmesser von 1,5 mm, das Ritzel eine Bohrung von 0,6 mm. Das Ritzel bekam ich auf 0,8 mm aufgerieben. Jetzt musste die Motorwelle auf leichtes Übermaß abgedreht werden, um eine Presspassung zwischen Welle und Ritzel zu erreichen. Nachdem dies erreicht war, musste ich noch das Hauptzahnrad aufreiben, um es auf die 1,5-mm-Welle aufzupressen. Danach fehlte nur noch der Lagersitz.

Nach langem Grübeln, wie ich ohne Abwickeln des Stators das Getriebe an den Motor konstruieren könnte, kam ich zur Lösung: Ich trennte zwei der drei Motorhaltelaschen vorsichtig ab. Bei der dritten habe ich die Schraubenbohrung soweit aufgebohrt, dass der Durchmesser größer als die Breite der Lasche wurde; damit entstand eine Halbschale. Diese habe ich nun soweit vorsichtig Richtung Motorwelle gefeilt, bis der Zahnradabstand mit aufgezogenem Kugellager zum Ritzel passte. Das habe ich dann gut entfettet und angeschliffen vorsichtig verklebt.

Nun kam ein kleines Stück GFK zum Einsatz, das als obere Lagerschale und Führung und gleichzeitig als neuer Motorträger dient. Das Ganze durfte nach dem ersten Probelauf auf der Waage Platz nehmen (diese erwies sich übrigens als wichtigstes Werkzeug beim gesamten Bau). Der Blick auf die Waage war erfreulich: Bei 2,8 g blieb sie für den kompletten Antrieb stehen. Zusammen mit Luftschraube und Luftschraubenmitnehmer (der auch selbst hergestellt ist) brachte der ganze Antrieb nun 3,5 g auf die Waage. An einem 2A-1s-Regler angeschlossen, den ich bei http://microflierradio.com in den USA geordert habe, lief der Antrieb auch gleich sehr weich, sogar an einer 35-mAh-LiPo-Zelle. Das war sehr erfreulich, damit war die erste Hürde geschafft. Dann kam das Fahrwerk an die Reihe.

Das Fahrwerk…

… ist bei der Orginalmaschine am Rumpf montiert und die Flächen werden einfach angesteckt. Da das hier vorgestellte Modell derart klein wird, fällt eine Zerlegbarkeit aus. Somit konnte ich die ganze Konstruktion vereinfachen, was wiederum Gewicht spart. Als Erstes wurden die Fahrwerksbeine gebaut. Diese bestehen aus Q-Tips-Wattestäbchen, da diese einfach viel dünnwandiger als die im Modellbauhandel erhältlichen Bowdenzuginnenrohre sind. Der Außendurchmesser von 2 mm ist bei beiden gleich und scheint ganz passend zu sein. Dazu kam eine Carbonachse aus 0,5 mm Rundmaterial und leichte Verzierungen aus anderen Kunststoffrohren.

Die Reifen wurden aus Depron an der Ständerbohrmaschine geschliffen, angelehnt an das Originaldesign. Diese Reifen sind zwar sehr leicht, haben aber leider auf einem glatten Hallenboden keinen Grip. Deswegen wurde einfach von einem Einweghandschuh ein schmaler Streifen eines Fingers abgeschnitten und der so entstandene Ring auf den Reifen geklebt. Damit war der Grip gut. Dann ging es weiter mit der Mechanik.

Um das Fahrwerk einbauen zu können, musste ich die beiden unteren, tiefgezogenen, rohen Tragflächenhälften schleifen, verkleben und mit einem Holm ausstatten, der aus 3-mm-Depron besteht und eine 8-Grad-V-Form hat, wie das Orginal eben auch. Nach langem Grübeln stand fest, dass die Drehpunkte des Vorbilds für ein möglichst originalgetreues Aussehen 1:1 übernommen werden können. Also baute ich eine Zentraleinheit, die in die Flächenmitte geklebt wurde. An dieser Zentraleinheit sind die Fahrwerksbeine mittels Gelenk (bestehend aus 0,3-mm-GFK und 0,5-mm-Carbonstab) befestigt.

Natürlich einziehbar…

Nun fehlt noch die Anlenkung. Diese besteht aus einer senkrecht stehenden Drehachse, die zwecks Differenzierung etwas außermittig an der Zentraleinheit montiert wird. Auf dieser Achse ist nun ein asymmetrischer Anlenkhebel montiert (asymmetrisch wegen der Differenzierung). Als Gegenstücke kommen kleine Anlenkhebel an die schon anscharnierten Fahrwerksbeine. Nun wird das Ganze mit aus 0,5-mm-Stahldraht gebogenen Gestängen verbunden. Jetzt fehlt nur noch die Ansteuerung mit einem Servo und schon klappen die Räder ein. Warum das alles differenziert und asymmetrisch ist? Ganz einfach: Am Original fahren die Fahrwerke zeitversetzt ein, erst das eine, dann leicht versetzt das andere. Durch die Differenzierung erreiche ich dasselbe mit nur einem Fahrwerksantrieb.

Als Fahrwerksantrieb dient ein selbst umgebautes Linearservo. Dieses besteht aus einer Platine eines HK-1300-Single-Linear-Servos, der eigentliche Linearantrieb mit 3,2-mm-Motor stammt von den Servos einer Parkzo-ne-Minivapor. Stark abgespeckt wiegt diese Sache 0,8 g. Und dieses Servo hat mehr als genug Kraft, um das Fahrwerk zu bewegen. Darum habe ich beschlossen, weiter auf den Stromverbrauch zu achten und mit dem Fahrwerksservo auch die Landeklappen anzusteuern. Der Vorteil liegt auf der Hand. Denn ich spare das Gewicht eines zweiten Servos und was noch fast wichtiger ist: Ich spare weiter Strom. Mit einer Umlenkung und einer etwas komplizierten Anlenkung war auch dieses Thema abgeschlossen.

Die Anlenkung der Ruder

Nun war die Frage der Ruderanlenkung an der Reihe. Zur Wahl standen Aktuatoren (kleine Kupferspulen mit Magnet), diese sind mit etwa 0,4 g super leicht, aber leider sehr schwach und unpräzise. Außerdem haben sie einen recht hohen Verbrauch.

Zweite Option waren die selbst gebauten Servos, wie beim Fahrwerk. Die Kraft und die Präzision wären besser als bei den Aktuatoren. Jedoch macht es viel Mühe, bis die Servos wirklich auf 0,8 g gebracht sind. Und dann wären 0,8 g immerhin doppelt soviel wie beim Aktuator, was bei drei benötigten Servos schon ein großer Unterschied ist. Dritte Möglichkeit waren Servos, die ich bei http://microflierradio. com gefunden hatte: Angegeben mit 0,51 g, sehr niedrigem Stromverbrauch bei gleichzeitig exzellenter Stellkraft und feiner Auflösung. Von Nachteil ist der hohe Preis.

Der zu verwendende Empfänger Deltang Dt 43d kann beides ansteuern, Aktuatoren und Servos. Daran scheitert es also nicht. Nach längerem Hin und Her entschloss ich mich für die 0,51-g-Servos aus den USA. Bestellt waren sie schnell und ein paar Wochen später lagen sie in meiner Werkstatt, jedes einzeln in einer Kunststoffbox verpackt kamen sie sicher an. Also gleich mal ausgepackt und – wen wundert es – auf die Waage gelegt. Die Überraschung war groß: Dass eine Werksangabe sich mit meiner geeichten Waage deckt und sogar unterboten wird. 0,49 g wiegt ein Servo. Schnell war der hohe Preis vergessen und die Servos wurden eingebaut. Das Querruderservo wurde direkt an die Fahrwerksmechanik geklebt, so stützt sich das Ganze gegenseitig und spart wieder einen Spant. Die Querruder werden über zwei selbst gebaute 90-Grad-Umlenkhebel angesteuert. Ein fertiger Umlenkhebel (bestehend aus 0,15-mm-GFK und 0,5-mm-Carbon) wiegt mit Lager 0,08 g. Die Anlenkgestänge bestehen aus Z-gekröpftem 0,2-mm-Stahldraht und 0,6-mm-Carbonstab.

Die Anlenkungen sind dank der geringen Spannweite stabil genug und es kann auf eine Abstützung verzichtet werden. Das Ganze wurde auf die innere Tragflächenunterseite gebaut.

Und mit Beleuchtung!

Nun klebte ich die Tragflächenoberseite auf und scharnierte die Querruder an. Zu diesem Zeitpunkt machte ich mir auch Gedanken, ob man vielleicht sogar eine Beleuchtung einbauen könnte. Da ich aber unbedingt weiter bauen wollte, beschloss ich, in den Flügel eine Schnur zu ziehen, um später eine eventuelle Beleuchtungsverkabelung durchziehen zu können. Nun war die Tragfläche soweit fertig und konnte an eine zugeschnittene Rumpfhälfte geklebt werden. Das Höhenund Seitenruderservo klebte ich noch auf die Tragfläche, direkt hinter das Querruderservo. Dann wurden wieder Gestänge (bestehend aus Stahldraht und Carbonrohr) angefertigt und von den Servos aus ins Heck gelegt. Aus der Rumpfform abgetrennt wurde das Seitenruder, damit es später angelenkt werden kann. Das Gestänge führte ich dazu einfach hinten aus dem Rumpf. Das Gestänge für das Höhenruder wurde seitlich aus dem Rumpf geführt.

Damit war die Hochzeit geschafft. Na ja, zumindest fast. Die Tragfläche montierte ich nun an einer Rumpfhälfte, die auch schon auf dem Hauptfahrwerk stehen konnte. Nachdem alles ausgerichtet und für gut befunden war, konnte die zweite Rumpfhälfte angeklebt werden – nachdem sie zuvor im Cockpitbereich in Plastikmodellbauermanier mit historischer deutscher Cockpitfarbe lackiert wurde.

Das Höhenleitwerk an sich besteht aus einer tiefgezogenen Ober- und Unterseite. Diese Teile wurden wieder geschliffen, zusammengeklebt, die Ruderflächen anscharniert und in der Mitte wieder auseinandergetrennt, um als Leitwerkshälfte jeweils an die Rumpfhälfte geklebt werden zu können.

Nachdem auch das erledigt war, wurden die zuvor vom Rumpf abgetrennten Seitenruderhälften in Form geschliffen, zusammengeklebt, eine Scharnierebene eingebaut und mit UHU Por als Ruderscharnier (wie bei jedem Ruder) am Rumpf angeschlagen. Der Sporn besteht aus einem 0,2-mm-Stahldraht, der zurechtgebogen ein kleines, aus Moosgummi gedrehtes Spornrad ausfnimmt. Die ganze Einheit wurde, um Gewicht im Heck zu sparen, direkt an das Seitenruder geklebt.

Den Akku verstecken

Nun kam die Motorhaube mit Innenleben dran. Sie besteht aus insgesamt fünf Einzelteilen! Unterseite und Spinneransatz wurden an den Rumpf geklebt. Dann wurde ein Spant konstruiert, der den Antrieb aufnimmt, und das Ganze wurde eingebaut. Jetzt musste ich mir Gedanken zum Schwerpunkt und zum Akkufach machen. Mit dem Akku etwas hinter dem Antrieb passt der Schwerpunkt super. Soweit, so gut, nur wohin damit? Die obere Motorhaube öffnend gestalten wollte ich nicht, da diese viel Stabilität bringt und man in dieser Größe kaum die Spaltmaße einhalten kann, damit es gut aussieht. Darum entschloss ich mich, den Ölkühler auf der Motorhaubenunterseite an der Einlassseite zu öffnen – und dies als Akkufach zu nutzen. So wurde der Anschlussstecker für den Akku aus dem Ölkühler geführt und ein Kühlergrill-Imitat (bestehend aus 0,15-mm-GFK) an den Stecker geklebt. Er dient als Verschluss und Verriegelung, wenn der Akku angesteckt und – zugegeben etwas mühselig – in den Ölkühler gefummelt wurde. Der Aufwand lohnt sich aber, denn auf diese Weise ist die Optik perfekt und man sieht kein unschönes Kabel oder eine Öffnung, die nicht original ist.

In der Folge konnte ich die Motorhauben-Oberseite fest ankleben und den markanten Turboladereinlass seitlich ankleben. Zwischenzeitlich hat mir mein Vereinskollege Thomas Gottschalk (nein, nicht der mit den Goldbären) eine kleine Platine gemacht zur Ansteuerung der Beleuchtung. Diese wurde von mir nochmals stark abgespeckt (Platine abgeschliffen und alles Unnötige rausgetrennt). Dann habe ich sie eingebaut, grüne und rote Positions-LEDs in die Flächen gesetzt und das weiße Heck-Licht in das Seitenruder eingelassen. Verdrahtet wurde alles mit 0,05-mm-Kupferlackdraht.

Konstruktion der Kabinenhaube

Jetzt fehlte nur noch die Kabinenhaube. Ein Tiefziehen war hierbei nicht nötig, da die Haube ja wunderbar eckig ist. Darum entschloss ich mich, einen Kabinenhauben-Rahmen aus 0,3-mm-Depron als Abwicklung zu konstruieren und dies in Form zu biegen. Dann wurde ein transparenter Kunststoff als Verglasung gesucht. Im Haushalt fand sich so einiges: Pralinenverpackungen, Blister, Blumenverpackung, Laminierfolie, etc. Von jeder Sorte habe ich ein gleich großes DIN-A4-Stück ausgeschnitten und im Vergleich gewogen. Leicht fühlten sich alle an, aber das schwerste Stück wog 8,96 g und das leichteste keine 2 g. Ich entschied mich dann für eine Folie mit 2,69 g. Diese war stabil genug, um später keine Falten zu werfen. Und da ich nur einen kleinen Bruchteil des A4-großen Stückes brauchte, störte dieser Gewichtsunterschied nun wirklich nicht. Der zurechtgebogene Rahmen wurde verklebt und von innen in der Cockpitfarbe lackiert. Dann habe ich die kleinen, zugeschnittenen Fenster eingeklebt. Das Ganze dann noch auf den Rumpf geklebt – und nun war die Bf-109 flugfertig!

19,75 g mit 35-mAh-Akku

Jetzt kommt die Wahrheit ans Licht, mit der ersten Wägung der flugbereiten Maschine. Das Ergebnis: 18,99 g inklusive Akku! Ich war absolut happy und wusste: Wenn ich jetzt das ganze Finish unter 1 g halten kann, habe ich die magische Grenze von 20 g sogar unterschritten. Das machte Mut.

Also fix alles Nötige abgeklebt und wirklich hauchdünn mit wenig Druck und Farbe das Modell geairbrusht mit den Farbtönen RLM 74, 75, 76. Anschließend kamen noch Wasserschiebebilder einer Plastikmodellversion zum Einsatz. Diese sind zwar im Maßstab 1:24 gehalten und somit minimal zu klein, aber sie passen dennoch ganz gut und sind beim Gewicht und der Optik kaum zu schlagen. Jetzt wurde nur noch der Spinner angepasst, mit einer Maschinengewehr-Zentralbohrung versehen, orginalgetreu lackiert und aufgeklebt. Als allerletzten Schritt gab‘s noch ein leichtes Weathering in Form von Schmauchspuren, Rost und Dreck. Nun war sie wirklich fertig. Also ab auf die Waage. Die Freude war groß: 19,75 g mit einem 35-mAh-Akku.

Der Erstflug krönte dann das Projekt. Das Drehmoment wirkt übrigens beim Start stark (eben wie bei der echten Bf 109), aber sobald man es im Griff hat, fliegt sie auch schon. Und zwar lammfromm. Der Schwerpunkt passt und nach etwas Eingewöhnung gelingen auch saubere Starts und Landungen, bei denen sie schön auf dem Hauptfahrwerk rollt. Ausgezeichnet.

Mein Fazit

Eine verrückte Idee, gepaart mit großem Aufwand und einem doch nicht zu verachtenden Geldeinsatz ergab eine wohl einzigartige Maschine – die jederzeit flugbereit in der Vitrine steht und in der Luft enorm viel Spaß macht. Nicht zuletzt, weil es ein Genuss ist, die Beleuchtung zu sehen und das Fahrwerk mit Lande- und Kühlerklappen ein- und auszufahren.