Eine Corsair in der Schule

Bei der Konstruktion einer Corsair im Massstab 1:3 mit 3,60 m Spannweite und einem Gewicht von etwa 53 kg im Flug erfordert die Ausführung des einziehbaren Fahrwerks einen ganz besonderen Entwurf, um weder die Lebensdauer des Modells noch die Sicherheit der Zuschauer zu gefährden. Es braucht eine Herstellung mit Hilfsmitteln, die ein Modellbauer in seiner Werkstatt nicht realisieren kann. Diese pädagogische Übung ist für die Schüler einer Mechanikerschule wie gemacht, deshalb wurde das Projekt der Technikerschule des CIFOM in Locle übergeben.

Die Technische Höhere Fachschule des CIFOM (Interregionales Ausbildungszentrum der Bergregion Neuchâtel), hauptsächlich eingerichtet in Locle, entstand aus einer Fusion der Technischen Fachschulen von La Chaux-de-Fonds und Locle. Sie ist gleichzeitig eine Berufsfachschule mit Ausbildung in Vollzeit und wechselnder Ausbildung zwischen Schule und Unternehmen sowie eine Höhere Technische Fachschule (ES). Sie führt ihre Schüler nach einer Lehre von vier Jahren, gefolgt von zwei Jahren Vollzeit in der Schule, zum Erwerb des Titels «Diplomtechniker ES». In der mikrotechnischen Abteilung und unter der Leitung von Professor Alain Krebs

waren einige Schüler erfolgreich mit dem Entwurf, danach mit der Herstellung des einziehbaren Fahrwerks.

Dieses Projekt zeigt das Problem einer Technischen Fachschule auf, ein konkretes Projekt zu realisieren: Das benötigte Gesamtwissen für die Durchführung

eines solchen Projekts ist genau das, was der Schüler während der Dauer seiner Ausbildung zu erlangen versucht. Es ist also nicht sinnvoll, einem Schüler im ersten Jahr ein Lastenheft zu geben und von ihm einen kinematischen Entwurf für verschiedene Projekte zu verlangen.

Genau so wenig, wie von ihm eine CAD-Zeichnung zu fordern, eine Konstruktion zu erstellen, Auslegungsberechnungen durchzuführen, Normen zu beachten, Lieferanten für bestimmte Teile zu finden und die Funktionsweise eines Elektromotors zu verstehen sowie die Bearbeitung von Teilen mit der Kenntnis der zu verwendenden Werkstoffe. Darüber hinaus braucht es für das Vorlegen eines Arbeitsberichts orthografische Kenntnisse. Es ist also viel besser, ein solches Projekt am Ende der Ausbildungszeit zu vergeben, dies als Zusammenfassung der 6 Jahre Ausbildung. In jedem Fall bleibt die Zeit für ein solches Projekt für die Schüler begrenzt, weil ein wesentlicher Teil der Ausbildung der Aneignung von theoretischem Wissen gewidmet ist, wie zum Beispiel der Materialfestigkeit oder neuen Bearbeitungsmethoden.

Das zweite grosse Problem ist die Verwendung von Software für Konstruktion und Werkstoffbearbeitung. In der Tat erfordert die Gewöhnung an solch komplexe Werkzeuge viele Arbeitsstunden, die dem Schüler mit seinem ohnhin vollgepacktem Studiencurriculum nicht zur Verfügung stehen. Angesichts des grossen Arbeitsbergs bekommt die Rolle des Ausbilders eine andere Dimension, weil seine Unterstützung ausschlaggebend für die Schüler ist, indem er ihnen hilft und oft einen für jeden Arbeitsschritt notwendigen Teil erledigt, bevor mit der nächsten Etappe begonnen werden kann.

Als Erstes geht es darum, ein Modell des Fahrgestells einer Corsair F4U herzustellen, wobei man zum Beispiel ein kleines Robart-Fahrgestell nimmt, dabei aber die Kinematik und Ästhetik des Originals beibehält. Die Steuerung geschieht elektrisch mit einer Übertragungsschraube, im Gegensatz zum pneumatischen Betrieb des Musters. Der Schüler muss vollständige Unterlagen für die Ausführung erstellen. Aus didaktischen Gründen wird einer CNC-Bearbeitung der Vorzug gegeben, wobei Lösungen wie Schneiden/Biegen vermieden werden.

• Analyse der Grundlagen und Lösungsmöglichkeiten. Eine davon als gültig auswählen.
• Suche nach Lieferanten für Fertigteile und Einholen von Angeboten.
• Ausführung des Entwurfs und Funktionszeichnungen der Konstruktion mit Autodesk Inventor 2009.
• Erstellung eines vollständigen Konstruktionsberichts, der das Lastenheft beinhaltet, die Konstruktionsentwürfe, verkleinerte Zeichnungen, die Teile der Zulieferer mit deren Angeboten, die Berechnungen und die Einstellungen.
• Präsentation einer ansprechenden Power-Point-Diaschau des gesamten Projekts mit den wesentlichen Arbeitsstationen, die im Konstruktionsbericht nicht unbedingt enthalten sind.

Entnommen und angepasst aus dem Bericht des Schülers Loïc Grezet:

«Ich habe mir ausgesucht, die Konstruktion auf der Basis eines Systems von Spindelantrieb mit Kugelmutter zu beginnen. Ich habe die Spindel mit einem darübergesetzten Motor verbunden, um Platz zu gewinnen. Danach habe ich mich meinem Dreharm zugewandt. Ich ging von einem an der Seite des Arms befestigten Getriebe aus. Um Platz in der Höhe zu gewinnen, habe ich ein Rad aus der Achse versetzt, was dazu führte, dass ich sehr viel Platz gewonnen hatte. Die Auslegung der Federn sowie die Befestigung des gesamten Systems stellte kein besonderes Problem dar. Zwei Winkel tragen das ganze System. Ich habe mein Fahrwerk soweit wie möglich leichter gemacht, um die Vorgaben des Lastenhefts zu so gut wie möglich zu erfüllen. Die schön aussehenden Winkel machten einige Probleme, weil im Flügel nicht viel Platz ist und es einen grossen Abstand braucht, wenn der Arm ausgefahren wird. Das System des Rad-Gegendrehens ist fast dasselbe wie beim Grundmodell. Die Realisierung meines Systems war mühsam, das grösste Problem war der Platzbedarf.»

Ausfahren des Fahrwerks: Ein fernbedienter Motor treibt die Getriebe und die Spindel an. Mittels einer Stellgabel schiebt die Spindel mit ihrer Hülse das Fahrwerk, was eine Drehbewegung um den Drehpunkt des Arms hervorruft und wobei diese Drehung 100° entspricht. Auf der festen Drehachse des Fahrgestellbeins ist ein Getriebe befestigt. Es betätigt ein Zahnradvorgelege (auf der Seite des Arms), das dem Rad eine Drehung um 90° ermöglicht.

Wenn das Fahrwerk seine vollständige Drehung ausgeführt hat, verriegelt sich die Stellgabel zwischen der Hülse des Spindelantriebs und einem Anschlag (dasselbe System wie beim Einfahren des Fahrwerks). Dieses System ermöglicht die Feststellung der Achse des Fahrwerks in der Aussen- oder Innenposition. Im selben Moment bekommt die Spindelhülse Kontakt mit einem Endschalter, was zum Stillstand des Motors führt. Für die Dämpfung der Stoss- und Ruckbewegungen bei der Landung ist eine Kompressionsfeder im Arm des Systems eingebaut. Ein gelenkiges Anti-Drehsystem (aufgrund von Stössen und Erschütterungen) ist auf der Achse hinter dem Rad vorgesehen.

Einfahren des Fahrwerks: Der Motor startet wieder in umgekehrter Richtung, was zur Drehung des Antriebsbeins um 100° führt. Mithilfe der Getriebe dreht sich das Rad um 90°, um unter den Flugzeugflügel einzufahren. Dieselbe Verriegelung wie beim Ausfahren wird dann verwendet, ausserdem stellt ein zweiter Schalter den Motor ab.

Einstellungen: Die Endschalter können mit den zwei Schrauben auf der Tragplatte der Schalter eingestellt werden. Es genügt, sie leicht aufzuschrauben und den Schalter in die richtige Kontaktposition gleiten zu lassen. Die Kegelradgetriebe müssen bei der Montage des Fahrwerks eingestellt werden. Um dies zu bewerkstelligen, reicht es, auf die Zähne etwas Berliner Blau aufzubringen und sie um einige Umdrehungen zu drehen (die beiden Punkte der Kegel müssen in derselben Position sein). Es genügt, ein paar Distanzdruckscheiben auf dem Niveau des konischen horizontalen Rads einzulegen oder zu entfernen.

Das System funktioniert entsprechend dem Lastenheft. Man könnte ein System mit weniger Spiel in den Getrieben für die Übertragung der 90°-Bewegung finden. Am Fahrgestell wurde aus ökonomischen Gründen einer einfachen Übertragungsschraube statt eines Spindelantriebs der Vorzug gegeben.

Das innere Bein des Fahrwerks, das sich um 90° dreht, ist aus Vollmaterial. Es könnte ausgebohrt werden, um Gewicht zu sparen. Die Distanz zwischen Drehpunkt und Radachse (300 mm) kann einfach angepasst werden: Es genügt, den Abstand zwischen der Hauptachse und der Innenachse zu verringern.

Die ersten beiden Prototypen des Fahrwerks wurden im Laufe der Konstruktion an die Corsairs montiert, um ihre Lagerung und Befestigung an der Tragwerkszelle fertigzustellen. Die Corsair braucht noch viele Monate Arbeit, bevor sie in die Luft gehen kann. Die ersten Flüge sind für Anfang 2013 vorgesehen.

Wieder einmal zeigt dieses Projekt, dass der Modellbau alle in einer Technischen Fachschule unterrichteten Disziplinen berührt und darüber hinaus noch mehr. Er macht sie attraktiver, weil der Schüler viel besser über konkrete Anwendungen an Wissen gewinnt. Die Begeisterung der Schüler ist bezeichnend, fast überschwänglich, wenn sie von ihrer Arbeit erzählen, von den Problemen, auf die sie gestossen sind, und den Lösungen, die sie gefunden haben. Ihre Motivation entwickelt sich ganz von selbst. Die Arbeit beschränkt sich nicht auf technische Aspekte, sondern bezieht ebenfalls die Orthografie, die mündliche Präsentation und die Verteidigung von Ideen ein. Man könnte ebenfalls eine Gruppenarbeit ins Auge fassen, wie die Schüler sie in der Industrie antreffen werden. Ein strukturierter Unterricht über ein Thema könnte auch das Erlernen von Sprachen einfacher gestalten. Warum nicht noch weiter gehen und von einem Schüler erwarten, dass er seine Präsentation in Deutsch oder Englisch vorträgt? Ganz offensichtlich ermöglicht das Projekt, den theoretischen Aspekt des Unterrichts zu konkretisieren, vorausschauend nachzudenken, da der Schüler sich mit Fragen konfrontiert sieht, die er erst später in Angriff nehmen wird. Das Projekt des einziehbaren Fahrwerks der Corsair berührt also sehr unterschiedliche pädagogische Themen. Der Modellbauer soll sich nicht täuschen: Die Kosten für die Herstellung dieses Fahrwerks sind nicht mit dem Budget der Mehrheit der Modellbauer verträglich. Man sollte umso mehr diese Corsair mit 3,60 m bewundern und dabei an die Summe der erforderlichen Fachfähigkeiten für ein solches Projekt denken.