Kleine Ätzanleitung für Mikromodellbauer

Wie gut sich Ätzteile nicht nur als optische Aufwertung für den Mikromodellbau eignen, erkennt man leicht daran, wie weit sich die Technik mittlerweile verbreitet hat. Sogar gewerblich Anbieter haben das Potential erkannt.

Das Prinzip und die Chemie unterscheidet sich nicht von dem bekannten und von vielen Hobbyisten verwendeten Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen, lediglich das Basismaterial ist ein anderes. Die Vorlage wird als Film mittels UV-Licht auf das Blech übertragen, welches mit einem Photolack beschichtet ist. Die abgedeckten Bereiche, die dem UV-Licht nicht ausgesetzt sind, bleiben unverändert, die durch das UV-Licht belichteten Bereiche lösen sich in einem alkalischen Entwickler geeigneter Konzentration und so bleibt auf dem Blech ein Abbild der Vorlage. Beim anschließenden Ätzen sind diese Bereiche vor dem Angriff durch das Ätzmittel (sauer) geschützt und bleiben erhalten.

Wichtig zu erwähnen ist, dass das Ätzen ein mehrstufiger Prozess ist, bei dem es viele Parameter zu optimieren gilt, bis das Endergebnis zufriedenstellend ist. Analytisches vorgehen ist zur Optimierung absolut unerlässlich, das bei Modellbauern weit verbreitete unkoordinierte „herumprobieren“ bringt keine reproduzierbaren Ergebnisse.

Neben erwähnter Optimierung des Ätzprozess an sich, steht und fällt die ganze Angelegenheit mit dem erstellen der Vorlage. Auch hier gibt es eine ganze Menge zu lernen um irgendwann wirklich gute Teile herstellen zu können.

Die Vorlage:

Am einfachsten erstellt man die Vorlage mit einem CAD System. Da eignen sich viele günstige oder sogar kostenfreie Programme. Was man unbedingt haben sollte ist die Möglichkeit und Fähigkeit verschiedene Layer zu benutzen, damit man die Strichstärken so einstellen kann, wie man sie braucht.

Die Vorlage besteht aus einer Ober- und einer Unterseite, die auf Folie ausgedruckt zu einer Tasche zusammengeklebt werden. Absolute Deckungsgleichheit ist dabei sehr wichtig, damit das gut klappt werden Markierungen verwendet. Einfache Kreuze an jedem Eck der Vorlage reichen dazu aus, es gibt aber noch andere Möglichkeiten. (eigenes Layer, Strichstärke ca. 0,1mm)

Damit uns die Beugung und Streuung des Lichts nicht so sehr stört, liegt der bedruckte Teil der Folie direkt auf dem Blech, das hilft und das Ganze passiert nur noch Im Photolack, dessen Schichtdicke aber gering ist, verglichen mit typischen Dicken der Vorlage.

Die abzubildende Geometrie sollte man unbedingt mit Strichstärke 0,0mm zeichnen, sonst

ensteht ein Aufmaß mit halber Strichstärke. Für Profis eine gute Möglichkeit zum Ausgleich der Unterätzung.

Damit die Teile nach dem Ätzen nicht ins Ätzbad fallen, werden sie an einem Rahmen festgehalten, der sollte mindestens 10xBlechstärke sein, die Stege zur Verbindung der Teile mit dem Rahmen ca. 1-1,5xBlechstärke.

Die Konstruktion:

Konstruktiv unterscheidet sich ein Blechteil von einem Ätzteil kaum, es gibt nur zwei wesentliche Unterschiede. Die Kanten weisen eine Unterätzung auf, weshalb diese nicht direkt als Funktionsfläche verwendbar sind.

Die Biegekanten werden angeätzt und lassen sich deshalb auch nicht nach bekannter Formel für das abkanten von Blechen berechnen. Für den 2D CAD User kein Problem, für den 3D CAD User aber schon, wenn Sheetmetal, bzw. Bendpart Umgebungen verwendet werden und mehrfach abgekantete Bauteile entstehen sollen. Durch geschicktes Abwickeln kann man aber schon eine Menge erreichen, wer sich wirklich auskennt, kann auch die Biegeparameter im CAD anpassen.

mehr kommt später nach...

Die Ätzerei, Kapitel 2 Doppelgetriebe

Bauanleitung Doppelgetriebe

Das Doppelgetriebe entstand, weil es kein brauchbares Getriebe für den Antrieb zweier Achsen auf dem Markt gab. Die einzige Alternative hat nur eine angetriebene Achse, was sich im Gelände und besonders auf losem Untergrund als nachteilig erwiesen hat.

Um eine angemessene Modellgeschwindigkeit für die 1:87 Modelle zu erreichen, muss man sich zuerst Gedanken darüber machen, was man mit dem Modell später einmal anfangen will.

In diesem Fall war ein Baukipper mit drei oder vier Achsen das Ziel, wobei sich das Getriebe mit einem Vorgelege aber auch für Schwertransporter als gut geeignet erwiesen hat.

Die Untersetzung der hier vorgestellten Variante setzt sich wie folgt zusammen:

In der ersten Stufe wird die Eingangsdrehzahl mit einem 19:1 Schneckengetriebe untersetzt und treibt die Welle an, die auch das Fahrzeuggewicht trägt. Das mag vor allem den Modellfreunden größerer Maßstäbe bedenklich erscheinen, aber bei den Kräften, die bei den kleinen Modellen wirken, ist das ein durchaus vertretbarer Kompromiss.

Die zweite und dritte Stufe der Untersetzung besteht aus einem Stirnradgetriebe, 19:1 in der zweiten und 35:12 in der dritten Stufe. Die Gesamtuntersetzung beträgt somit

19:1(19:12)(35:12) = ca.1:87,7.

Die beiden Achsen können gemeinsam kippen und so Unebenheiten der Fahrbahn gut ausgleichen, durch die wippenartige Konstruktion übertragen beide Achsen das Fahrzeuggewicht gleichmäßig auf die Fahrbahn, was zu einer sehr guten Bodenhaftung führt

und, wie oben schon angedeutet, das Einsinken auf losem Untergrund verringert.

Um das Getriebe mit möglichst wenig Aufwand zu realisieren, habe ich auf meine fast schon traditionsreiche Ätztechnik zurückgegriffen. Damit lassen sich alle erforderlichen Teile sehr genau und mit überschaubarem Aufwand herstellen, ohne jedes Mal neue manuelle Arbeit investieren zu müssen. Die verwendeten Zahnräder haben alle Modul 0,2 und stammen aus dem Hause Mikroantriebe. Verschiedene Varianten sind möglich, so kann man z.B. das 12/19 Doppelzahnrad mit einem 1mm Messingniet lagern, aber auch eines aus POM mit angespritzter Welle benutzen. POM hat eine kleinere Gleitreibungszahl wie Messing, deshalb sollte zumindest auf dem Papier eine höhere Leistung an den Rädern ankommen.

Am Rande sei noch folgendes bemerkt: das Schneckengetriebe muss in Ermangelung eines geeigneten, schräg verzahnten Zahnrades mit einem gerade verzahnten auskommen, die übliche Formel zur Abstandsberechnung kann man dazu nicht mehr verwenden, weil die Projektion der Schnecke dazu führt, dass der Abstand erhöht werden muss, oder man ein Zahnrad mit größerem Modul wählen muss.

Der Zusammenbau der Ätzteile ist in diesem Fall schon etwas diffiziler, weil die Achsabstände sehr genau stimmen müssen, bei Modul 0,2 sind die Zahnräder gegen Toleranzen schon empfindlich.

Zuerst muss der Photolack vom Blech entfern werden, ich bevorzuge dazu eine Messingdrahtbürste und eine Minibohrmaschine. Alternativ kann man auch mit einem Lösungsmittel oder einer alkalischen Lösung arbeiten, aber wo man die Chemie vermeiden kann, sollte man das auch tun.

Als nächstes werden die Ätzteile von den Stegen befreit, die sie am Blech festhalten, das geht ganz am Anfang noch am leichtesten, später wenn alles zusammengefunden hat, ist das viel schwieriger und man könnte mit dem Werkzeug auch etwas beschädigen, außerdem würde man sich die Späne in Getriebe feilen.

Bevor die Teile gebogen werden, müssen noch die Bohrungen aufgerieben werden, da die geätzte Kante als Lauffläche für die Wellen nicht geeignet ist. Um eine möglichst spielfreie aber dennoch leichtgängige Lagerung herstellen zu können, benutze ich Fünfkant Kegelreibahlen der Firma Fohrmann. Auf jeden Fall zu vermeiden ist eine überbestimmte Lagerung, d.h. drei konzentrische Lager für eine Welle sind zuviel. Das eventuelle dritte Lager wird also auf ca. 1,2mm aufgebohrt. Besonders wichtig ist das auch bei dem Schneckengetriebe in Verbindung mit einem Vorgelege.

Um die Blechteile exakt an der richtigen Stelle abbiegen zu können, benutzt man am besten eine Zange ohne Riffelung, die würde das filigrane Teil sonst schnell in ein Wellblech verwandeln.

Das erste zu biegende Teil ist das Schneckengetriebe, wobei man stufenweise vorgeht und die Kanten entsprechend den Bildern verlötet. Das ist notwendig, weil sich die auf halbe Blechstärke verringerte Biegekante sonst als Sollbruchstelle entpuppen könnte.

Mit viel Übung kann man die inneren Kanten auch von außen löten und das Lot folgt dem Lötkolben nach unten, ein kleiner Lötkolben ist aber auf jeden Fall von Vorteil.

Der Radius der Lotkehle sollte dabei möglichst minimal bleiben, damit später nichts klemmt oder schleift, notfalls kann man mit einem kleinen Fräser etwas nachhelfen.

Als nächstes wird die Wippe gebogen, wobei die Lotkehle der beiden Verbindungsstege ruhig etwas großzügiger ausfallen kann, weil sich in deren Nachbarschaft keine beweglichen Teile befinden.

Als nächstes kann man den Einbau der Zahnräder und Wellen vorbereiten. Dazu klebt man mit einem geeigneten, anaeroben Klebstoff (z.B. Loctide 638) das 12er Stahlritzel auf die 1mm Welle, die später das Fahrzeug trägt. Etwas Wärmezufuhr beschleunigt den Aushärtungsprozess, trotzdem sollte man sich an die Herstellerangabe für die Härtezeit halten.

Gleiches gilt für die Schnecke, die allerdings vorher noch durchzubohren und aufzubohren ist. Die Länge der Welle für den Antrieb des Getriebes sollte man nicht zu knapp bemessen, nachträgliches kürzen ist kein Problem. Die kurze Seite der Welle darf auf keinen Fall zu lang sein, sonnst lässt sie sich nicht durch die Lagerung im Blech fädeln, wenn man diese abbiegt, auf jeden Fall sollte der Überstand weniger wie 1mm betragen und mit einer großzügigen Fase versehen werden.

Bei der anschließenden Montage der beiden Gehäuseteile muss man unbedingt auf deren Freigängigkeit achten, speziell an der Lagerung der 12/19er Zahnräder, ob nun mit integrierter Welle oder Niete, Unterlegscheiben leisten hier gute Dienste.

Besondere Aufmerksamkeit erfordert die Montage des „Schneckenrades“, sollte man dort ein Fehler machen, lässt sich das nur mit erheblichem Aufwand reparieren.

Am einfachsten überwindet man dieses Hindernis mit eine POM Zahnrad, weil dieses auf die Welle aufgepresst werden kann. Sollte man aber ein Messingzahnrad mit Stahlnabe verwenden, ist kleben erforderlich, das Aufbringen des Klebers erfordert eine sehr ruhige Hand und die richtige Dosierung, die Position der Welle muss genau stimmen, da sie sich im Gegensatz zu der Version mit aufgepressten POM Zahnrad nachträglich nicht mehr verschieben lässt.

Um die Prozedur etwas zu erleichtern, kann man die Stahlnabe und das, auch bei POM, erforderliche Distanzstück mit zwei Schlitzen versehen, so kann der Kleber die Welle gut erreichen, der Rest besorgt die Kapillarwirkung.

Jetzt kann die Antriebswelle mit der Schnecke eingesetzt werden, wobei das „lange“ Ende

durch die bereits abgebogene Wand in die Lagerung gefädelt wird. Als nächstes wird dann die gegenüberliegende Wand abgebogen, wobei gleichzeitig darauf zu achten ist, dass die Welle

durch das Lager geschoben wird. Ist das geschafft, werden die Kanten verlötet.

Jetzt ist das Getriebe nur noch auf der Oberseite geöffnet und kann schon geölt werden.

Nach dem abbiegen der Oberseite wird diese ebenfalls verlötet, am einfachsten beidseitig zwischen den Befestigungsbohrungen mit einem größeren Lotpunkt, so vermeidet man starke Hitzeentwicklung und das Verlöten der Bohrung.

Jetzt kann man die restlichen Zahnräder relativ einfach auffädeln, in die 35er POM Zahnräder für die Abtriebswelle presst man dazu die 1mm Wellen ein.

Zu guter letzt fehlt nur noch die Deckplatte, die an dem Steg der Wippe verlötet wird, oder bei Verwendung der 1mm Niete alternativ auch an den Nieten. Hier ist wieder etwas Geschick gefragt, um nicht zu stark aufzuheizen, das schadet nicht nur den Kunststoffzahnrädern, sondern auch der geklebten Verbindung zwischen Welle und Nabe, die bekanntlich am einfachsten durch intensive Wärmeeinwirkung gelöst wird.

Nachdem jetzt alles montiert ist, kann man sich an einen Testlauf machen, vielleicht schon mit dem dafür vorgesehen Motor oder für die mutigeren mit der Minibohrmaschine.

Leichtes ölen verringert die Stromaufnahme merklich, es kommen ja auch viele Lager zusammen.

Als letzter Schritt werden die Abtriebswellen am Modell ausgerichtet, was sich dank der 35er POM Zahnräder sehr einfach bewerkstelligen lässt, danach ist das Getriebe fertig zum Einbau,

der zum erreichen maximaler Fahrzeit immer mit einem Strommessgerät erfolgen sollte.

Die Ätzerei, Kapitel 1 Menck Kette 1:87

Anleitung für Einzelgliederkette

Um Modelle mit einer vorbildgetreuen Einzelgliederkette auszustatten, gibt es verschiedene Möglichkeiten, am einfachsten ist natürlich, das potentielle Umbauopfer hat bereits solche Ketten, aber so viel Glück hat man selten. Für den Menckbagger von Kibri habe ich irgendwann mal ein paar Kettenglieder geätzt, hauptsächlich um aus dem ersten Stück Photoblech sinnvolle Teile zu machen, das ich mir auf einer Modellbaumesse zu Testzwecken gekauft habe. So entstand die Kette aus 0,1mm Neusilber Blech mit einer Teilung von 4mm.

Gerade wenn man sehr viele gleiche Teile braucht, ist die Ätztechnik besonders effektiv.

Jedes Einzelglied besteht aus zwei Teilen, einem Grundteil und der entsprechenden Deckplatte. Ich werde mich im Folgenden nur auf die Menck Kette beziehen, da weitere Varianten sich fast nur durch die Teilung unterscheiden, der prinzipielle Aufbau ist bei allen später entstandenen Varianten gleich.

Der Antrieb der Kette sollte Anfangs durch ein Kettenrad erfolgen, das zwischen die Deckplatten eingreift, aber es hat sich schnell gezeigt, das man dann diese Deckplatten extrem genau positionieren muss, was den Aufwand nicht wert ist, weil es eine viel einfachere Alternative gibt. Ich habe mich entschlossen, die Kette ganz konventionell über ihre Verbindungsbolzen anzutreiben, die wegen der Ätzteile automatisch immer den richtigen Abstand haben und unempfindlich gegen Montagetoleranzen sind. Ein 0,5mm Messingdraht wird zu besagten Verbindungsbolzen verarbeitet und ist stabil genug.

Oberste Priorität hat, dass alle Kettenglieder möglichst gleich werden, deshalb sollte man jeden erforderlichen Arbeitschritt an allen Teilen vornehmen, eine Art Serienfertigung.

Die Ätzteile werden noch im Rahmen von ihrem Photolack befreit und danach sauber ausgeschnitten. Im Gegensatz zu Größeren Teilen, bei denen man die wenigen Stege leicht entfernen kann, sollte man sich bei den Kettenteilen die Mühe machen, den Steg gleich beim heraustrennen zu entfernen, dies geschieht z.B. mit eine scharfen Messer auf einer festen Unterlage direkt am Rand der Teile. Diese Unterlage darf auf keinen Fall weich sein, sonst verbiegen sich die mit 0,1mm schon recht filigranen Kleinteile.

Nachdem man alles herausgetrennt hat, kann man damit beginnen die Grundteile mit einer Zange abzubiegen. Im Gegensatz zu fast allen anderen Biegekanten meiner Blechteile sind diese nicht angeätzt, anfangs aus Faulheit eine entsprechende Vorlage für den Test zu zeichnen, später wegen der Erkenntnis, das die Kette sonst auf Dauer auseinander fällt.

Wegen dieses Umstandes produziert man unweigerlich ein paar Ausschussteile, die einfach nicht genau genug abgebogen sind, aber das berücksichtige ich mittlerweile bei der Erstellung meiner Vorlagen und sehe immer einen ausreichenden Überschuss vor. Nachdem alle Grundteile zurecht gebogen sind, muss die Bohrung auf 0,5mm aufgerieben werden, dazu verwendet man besten wieder die bewährte Fünfkantreibahle von Fohrmann. Um sich die Arbeit etwas zu erleichtern, testet man den Durchmesser mit dem Ms Draht, den man später zum Verbinden der Kettenglieder benutzen will und schafft mit einem Schrumpfschlauch eine Art Anschlag, so dass man im folgenden ohne Messen der Bohrung zügig weiter aufreiben kann. Wegen der Kegelform der Reibahle muss man das selbstverständlich von allen Seiten machen.

Zur Verbindung der Grundteile gibt es zwei verschieden Möglichkeiten. Das erste Kettenpaar, das den aus der Zeitung Truckmodell bekannten Menck von Thorsten Feuchter trägt, hat verlötete Verbindungsbolzen und wie eine Reihe V´s geschachtelte Grundteile. Das hat sich allerdings in zweierlei Hinsicht als ungeschickt erwiesen. Erstens stehen die Grundteile dann unter Spannung und katapultieren sich in großer Zahl durch die Werkstatt und zweitens ist das Löten so extremer Teile nicht jedermanns Sache. Durch die Kapillarwirkung verlötet man ab und zu mal mehr wie nur den Stift, in diesem Fall muss man dann zwei Grundteile austauschen, weil das Lot unmöglich entfernbar ist.

Die zweite Kette habe ich dann ohne löten verbunden, indem der 0,5mm Ms Stift an beiden Seiten mit einer Zange zusammengedrückt wird und so nicht mehr aus der Bohrung fallen kann. Das hat außerdem den Vorteil, dass sich der Verbindungsbolzen frei drehen kann, deshalb braucht man die Grundteile nicht mehr zu schachteln und kann versetzt montieren.

Sollte an der Kette etwas kaputt gehen, trennt man einfach den Stift in der Mitte durch und kann beide Hälften herausziehen, schon ist die Kette demontiert.

Alternativ kann man auch kleine Ms Nieten benutzen, deren runder Kopf besser aussieht wie das frei umgeformte Ende, aber das ist wesentlich teurer.

Wenn dieser langwierige Arbeitsschritt getan ist, fehlen noch die Deckplatten, die einzeln aufgelötet werden. Dazu sollte man beide Teile verzinnen, denn diese Lötstelle ist später relativ stark belastet. Mit Lötpaste sollte das noch leichter gehen, aber weil die sich nicht so lange hält, habe ich bisher nicht die Möglichkeit gehabt, das auszuprobieren.

Letztendlich sind relative wenige Arbeitschritte für die Kette notwendig, aber in der Summe kann man schon mit mehreren Stunden rechnen, eine ruhige Hand und vor allem Geduld sind für ein ordentliches Ergebnis unverzichtbar.

Um die Kette nicht im nüchternen Neusilberlook erscheinen zu lassen, kommt das fertig montierte Puzzle noch in ein Bad zum schwärzen von Neusilber, die Dauer bestimmt die Farbe. Auch die Ms Stifte werden durch dieses Bad schwarz, Lötzinn nimmt teilweise auch eine rostartige Farbe an. Diese Art der Farbgebung ist überraschend unempfindlich, außerdem wäre eine herkömmliche Lackierung das Ende für die sehr leicht laufende Kette.

Wesentlicher Vorteile gegenüber vergewaltigten Standmodell Ketten ist die minimale Kettenspannung. Damit laufen die Modelle ruhiger und brauchen weniger Strom, außerdem sollte der Geradeauslauf dadurch leichter in den Griff zu bekommen sein. Die Kette biegt sich auch nicht durch und hebt so das Modell nicht an, einfach schön anzuschauen.

Kettenradkonstruktion und Ausführung:

Mikromodell Blog

Mikromodell Blog online

Hallo Mikromodellgemeinde,
lange schon hab ich mir eine Adresse für meine Homepage reserviert, aber bin nie dazu gekommen, diese auch zu erstellen.
Deshalb habe ich mich für die Blog Variante entschieden, ich denke das ist der einfache Weg, der dem Nutzer auch die Möglichkeit gibt, sich zu beteiligen.
In nächster Zeit werde ich ein paar meiner alten Projekte hier reinstellen, es gibt einiges aufzuholen, was bisher nur ungenügned den Weg ins WWW geschafft hat.
Soweit nicht ander angegeben, sind die Verwendeten Einheiten meiner Beiträge:
mm (millimeter), g (Gramm), N (Newton), s (Sekunden)
Schauen wir mal, was draus wird.

Gruß
Hephaistos