L'ala a conchiglia ricavata dallo «stampo monouso»

I modelli con struttura a guscio sono considerati eleganti, ma anche complessi da realizzare e quindi costosi. Nelle ali a guscio, le strutture portanti sono concentrate all’estremità esterna del profilo, per così dire nella “pelle” dell’ala, il che garantisce elevati momenti di resistenza a trazione, compressione, deformazione, torsione ecc. a fronte di un peso relativamente contenuto.

Le ali a guscio, spesso chiamate anche ali a sandwich, vengono normalmente realizzate in stampi negativi fresati o fusi e richiedono un grande impegno costruttivo rispetto alla classica struttura a centine in legno e all’anima in schiuma rivestita di legno. Il modellista «amatoriale», soprattutto se intende realizzare un unico esemplare, tende quindi in genere a evitare la costruzione a guscio. Il seguente articolo intende dimostrare che l’ala a guscio è realizzabile anche per il modellista amatoriale con uno sforzo del tutto ragionevole.

L’idea alla base è illustrata nello schizzo 1: il materiale di supporto a guscio laminato su un solo lato è ancora deformabile, almeno abbastanza da consentire di realizzare senza problemi profili alari con la curvatura usuale. Solo il materiale di supporto a guscio laminato su entrambi i lati mantiene la propria forma. Il materiale di supporto (si utilizzano ad esempio balsa leggera, Rohacell, Herex, Depron, nido d’ape in aramide ecc.) viene dapprima laminato su un solo lato ad alta pressione su una superficie liscia. Questo laminato costituisce quindi la pelle esterna (liscia) della calotta. Successivamente, in uno stampo negativo in polistirolo, tagliato secondo un procedimento collaudato con il filo incandescente, viene applicato il secondo laminato interno con l’ausilio dello stampo positivo in polistirolo («timbro»). La superficie del laminato interno non è più perfettamente liscia, ma ciò non ha alcuna importanza.

Lo schizzo 2 illustra schematicamente la procedura passo dopo passo che ho applicato alla mia seconda (e finora più recente) ala a guscio, la cui costruzione è documentata nelle foto delle fasi di costruzione da 1 a 6. Il progetto di questa ala da aliante non è oggetto del presente rapporto, ma ecco comunque alcuni dati salienti:

• Apertura alare 4,15 m
• Profondità dell’ala: interna 0,25 m, esterna 0,14 m
• Profilo HQ 3,5/12

L’applicazione di questa tecnica a questo profilo fortemente curvato dimostra al meglio che il metodo funziona: le scocche laminate su entrambi i lati hanno mantenuto perfettamente la loro forma anche dopo un lungo periodo di stoccaggio.

Come tavola da lavoro ho utilizzato un pannello da cassaforma di 200×50 cm, di cui ho eliminato le irregolarità più evidenti da una delle superfici; come materiale per la superficie liscia ho utilizzato una pellicola in PET da 0,75 mm acquistata in un negozio di bricolage. Il tessuto di vetro da 80 g/m² per il laminato esterno è stato tagliato a 45° per ottenere una migliore resistenza alla torsione, e come materiale di supporto ho utilizzato delle leggere listelline di balsa da 2 mm, che avevo precedentemente incollato insieme seguendo la pianta dell’ala, lasciando un leggero margine in eccesso. È importante applicare una mano di fondo sul materiale di supporto esterno per impedire la penetrazione della resina durante la laminazione. Ciò comprometterebbe infatti la deformabilità del materiale di supporto laminato esternamente. Grazie alla pellicola separatrice tra la pellicola in PET e il laminato è possibile fare a meno della cera separatrice altrimenti necessaria; tuttavia, anche questa pellicola deve essere assolutamente liscia. Il tessuto viene quindi posizionato sulla pellicola separatrice, impregnato di resina (preferibilmente con il rullo di schiuma), si applica il materiale di supporto e il tutto viene fatto indurire nel sacco a vuoto. In questa fase è importante applicare una pressione elevata durante l’indurimento per ottenere una superficie liscia.

Dopo l'indurimento, il bordo terminale deve essere levigato a punta, in modo che i gusci, una volta uniti (→ fase 6), formino un bordo terminale pulito. L’angolo di questa levigatura è fondamentale e deve essere determinato in anticipo sul profilo tramite disegno e rispettato durante la levigatura; in caso contrario, si rischiano imprecisioni nel profilo. Poiché avevo previsto una struttura a longheroni con anime in nastro di carbonio, in questa fase ho fresato anche una scanalatura nel materiale di supporto dello spessore previsto per l’anima, pari a circa 0,5 mm. In base alla larghezza prevista per le fasce, la fresatura si assottiglia da 25 mm alla radice a 10 mm sull’arco laterale. Si ottengono così 4 gusci rivestiti su un solo lato che, a parte la simmetria speculare, non presentano differenze.

A questo punto, la scocca laminata su un solo lato (nell’immagine è illustrata la realizzazione della scocca inferiore) viene posizionata con precisione nello stampo negativo in polistirolo e fissata leggermente, ad esempio con nastro biadesivo. L'incavo fresato nel materiale di supporto viene ben ricoperto con resina leggermente addensata; si inseriscono le centine prefabbricate e le si fissa con 2 o 3 spilli, le cui teste vengono tagliate con le pinze in modo che siano quasi a filo con la superficie. Successivamente si applica il tessuto di vetro per il laminato interno (in questo caso 50 g/m², tagliato ad angolo retto) e lo si impregna di resina, sempre con il rullo di schiuma. Sopra, nella zona delle fasce del longherone, ho posizionato anche una striscia di tessuto a strappo per ottenere una superficie ottimamente ruvida in vista della successiva incollatura della traversa del longherone. Successivamente si posiziona la pellicola separatrice tagliata generosamente, sopra la schiuma (circa 2 cm di spessore, di qualità morbida), il modello positivo e quello negativo (fissati con nastro biadesivo per evitare che scivolino l’uno sull’altro) e infine una o più assi piatte. Con dei morsetti a vite si applica ora una pressione tale da comprimere la schiuma in gran parte, ma non completamente. In questo modo si evita una pressione eccessiva che deformerebbe lo stampo in polistirolo.

Per i gusci superiori si procede in modo analogo. La pressione esercitata con questo «processo di stampaggio a schiuma» si è rivelata sufficiente a far aderire il guscio anche ai raggi più stretti della parte superiore del profilo. Il modello positivo in polistirolo può ora essere smaltito, poiché non servirà più nel prosieguo del processo.

Dopo l’indurimento e la sformatura, si procede ora all’installazione dei componenti interni quali la trave alare (nel caso in esame, un’anima in polistirolo laminata con tubi di vetro) con incastro, i componenti per l’aletta, freni alari, le centine in compensato alla radice dell’ala, sull’arco marginale e, nel caso in esame, anche in corrispondenza della piega del longherone anteriore (geometria a doppio trapezio) ecc.

Soprattutto a causa dei flap, questi elementi integrati sono stati inseriti nella calotta superiore, ma ciò non è obbligatorio. Non bisogna dimenticare di levigare bene il laminato interno prima dell’incollaggio in tutti i punti in cui non è stato posato il tessuto di rinforzo. Tutti gli elementi integrati, ad eccezione della traversa del longherone, che è leggermente sottodimensionata in altezza (lo spazio vuoto verrà riempito con resina/micropalloncini durante il successivo assemblaggio delle calotte), vengono levigati con una piastra abrasiva lunga e stabile (io ho usato una stecca da muratore lunga 1,8 m con carta abrasiva incollata) all’altezza del profilo. Le nervature in compensato alla radice dell’ala, alla punta dell’ala e, nel mio caso, anche nella piega dell’ala, fungono da nervature di riferimento. Ho inserito il leggero longherone di sostegno nella parte posteriore del profilo, lunga e poco curvata, perché non mi fidavo ancora del tutto della stabilità dimensionale delle semigusci. La mia diffidenza era però infondata: la stabilità dimensionale della calotta con il materiale di rinforzo in balsa da 2 mm si è rivelata eccellente.

L'unione dei due gusci avviene dopo aver spalmato la resina addensata su tutti i punti di contatto. In questo caso ho preferito utilizzare i micro-balloni come addensante, poiché consentono di vedere chiaramente quanta resina è già stata applicata e in quali punti. Tuttavia, la miscela deve poter essere ancora spalmata con il pennello e non deve in nessun caso avere la consistenza dello stucco. Poiché la traversa è leggermente sottodimensionata in altezza, qui occorre una quantità relativamente elevata di resina. È necessario misurare il sottodimensionamento e determinare in base a ciò la quantità approssimativa di resina addensata necessaria, che verrà poi applicata con una siringa di grandi dimensioni. In questo caso è necessario, e purtroppo inevitabile, applicare una quantità leggermente eccessiva di resina, che verrà espulsa dalla parte anteriore e posteriore della traversa durante la compressione dei semistampi.

Lo stampo inferiore deve ora essere posizionato con precisione fin da subito, in modo che non sia più necessario spostarlo, cosa che comporterebbe la sbavatura della resina applicata. Anche in questo caso è importante fissarlo, ad esempio con del nastro adesivo, rispetto allo stampo inferiore. Segue poi una pellicola separatrice (PE) nella zona dei bordi terminali, per evitare che la resina che fuoriesce dai bordi finali incolli lo stampo; su di essa va posizionato con precisione (altrimenti si accumulano imprecisioni di profilo) il negativo dello stampo in polistirolo inferiore. Successivamente si posiziona una tavola, uno strato di schiuma come nel passaggio 3 e ancora una tavola, esercitando nuovamente con dei morsetti a vite una pressione tale da comprimere parzialmente, ma non completamente, la schiuma, evitando così una deformazione dello stampo e quindi anche delle semivali di ala. In questa fase è necessario lavorare rapidamente, poiché c’è relativamente molto da fare entro il tempo di lavorabilità (90 min) della resina epossidica di tipo L utilizzata, che, tra l’altro, ho impiegato su tutta l’ala.

Una volta indurito, occorre ora levigare le sporgenze sul bordo anteriore del profilo fino alla listella terminale, per poi incollare e levigare seguendo il profilo (utilizzare delle dime!) del bordo anteriore in balsa con striscia di compensato inserita (per evitare ammaccature, ad esempio in caso di urti all’atterraggio), il montaggio della nervatura di copertura della radice e dell’arco perimetrale, il taglio degli alettoni ecc. ecc. Nel caso in esame, l’intera ala è stata inoltre rivestita con pellicola (asciugacapelli), poiché la superficie in fibra di vetro da 80 g/m², sebbene percepita a occhio nudo come «liscia», presentava pori visibili tra i fili di vetro quando osservata con la lente d’ingrandimento. Chi desidera evitare questo inconveniente dovrà utilizzare del «Vorgelat» durante la laminazione degli strati esterni della calotta. Anche gli stampi negativi, che durante l’intera fase di costruzione sono serviti anche da supporti, possono ora essere smaltiti.

L'ala a guscio qui illustrata pesa 2,015 kg, pronta al volo e senza elementi di collegamento. Non è certo un peso piuma, ma è accettabile considerando che il peso totale previsto del modello è di 4,4 kg. L'HLW è stato realizzato allo stesso modo; la costruzione del

Potete trovare queste e altre istruzioni su www.modellflugsport.ch

fusto, ottenuta tramite la trasformazione/ristrutturazione di un vecchio fusto in vetroresina con tecnica di costruzione positiva senza giunture, è ancora in fase di realizzazione. Vedo ancora un potenziale di miglioramento nell’utilizzo di schiuma rigida al posto del polistirolo per lo stampo, il che dovrebbe comportare una sensibilità alle deformazioni notevolmente ridotta. Non va però taciuto un punto debole del metodo di costruzione illustrato, ovvero la realizzazione del bordo d’attacco: il bordo d’attacco in balsa applicato richiede una levigatura manuale molto accurata. Una piccola disattenzione porta rapidamente a un'imprecisione del profilo! Forse qualcuno tra i lettori troverà una soluzione migliore a questo problema?

Bernhard Schönenberger,
MFG Falknis