Concrete CNC

[Rallinger]

Ich bin ja ein Freund des lebenslangen Lernens. Erkenntnis 1 des heutigen Tages: PTFE-Spray ist ein ideales Trennmittel für Epoxidharz. Sehr zu empfehlen. Erkenntnis 2: damit es wirkt, muss man es auch überall auftragen ... wäre ich gestern nicht zu faul gewesen, nochmal kurz in die Wohnung zu gehen und eine neue Dose PTFE zu holen (Aufwand: 3 Minuten), dann hätte ich heute wohl kaum einen Excenterschleifer gebraucht, um die verbackenen Reste der Form vom Gussteil zu lösen (Aufwand: 1,5 Stunden). Wenigstens war es nur eine kleine Fläche, aber das hat gereicht ...

Anyway, ich hab ja noch ein paar Gussteile, bei denen ich das beherzigen kann. So schaut's jetzt aus:

Seitenwange 1

Seitenwange Detail

Dank exzessivsten Rüttelns hat sich das Material ganz gut gesetzt. Aber das mit den Glasfaserschnipseln werde ich bei den nächsten Teilen sein lassen. Die Fließeigenschaften des Epoxi-Betons werden dadurch zu stark reduziert. Und das eigentlich ohne Not. Himmel, das Ding ist stabil!

Am Ende konnte ich es mir dann doch nicht verkneifen, einen Passform-Test zu machen (für den Fall eines Scheiterns war die Laune eh schon im Keller). Ergebnis: Passt. Durchschieben, verschrauben, Amen. Das Ding wird ein Monument!

Passung Seitenwange - Tragsäule

[atomicxmario]

Was planst du eigentlich als Fräsmotor?? Einen V8 Big Block mit 7,4 Liter Hubraum?

[atomicxmario]

Was planst du eigentlich als Fräsmotor?? Einen V8 Big Block mit 7,4 Liter Hubraum?

Bring mich nicht auf Ideen!

Jesus, gute Idee. Aber wie regel ich das mit den Abgasen ...?

[Yaman]

Mal eine andere Frage: wo baust du in deinem Keller dann die Fräse auf? So groß ist der doch auch nicht.

[Rallinger]

Mal eine andere Frage: wo baust du in deinem Keller dann die Fräse auf? So groß ist der doch auch nicht.

Die beiden Unterschränke und die Arbeitsfläche links müssen dran glauben. Die Arbeitsfläche hat sich eh zum Ablageplatz aller Dinge entwickelt für die ich zu faul bin, um sie wegzuräumen. Unter der Fräse zieh ich zwei Regalbretter ein und nutze den Platz als Stauraum.

[Rallinger]

So. Weiter ging's mit der Arbeitsplatte. Hier verwendete ich aus Gewichtsersparnisgründen Poraver Blähglas (ich stolpere immer wieder über dieses Wort ). Zur Sicherheit habe ich dem Dingens 48h Aushärtezeit vor dem Ausschalen gegönnt.

ausgehärtete Platte

Mix war hier: 100% Poraver + 200g Glasfaserschnipsel + 30% Epoxi + 1 Glasfasermatte mit 4mm

Weil mir die Deckschicht über der Glasfasermatte wenig Bindung zu haben schien, habe ich das Ganze am Ende nochmal zusätzlich mit Epoxi überschüttet - daher die glänzenden Stellen. Aber das ist eh die Unterseite, die sieht hinterher kein Mensch mehr. Technisch ist das irrelevant.

Weil das Poraver dermaßen leicht ist, ließ es sich durch die Vibrationen nicht wirklich gut verdichten. Hier muss ich nochmal in mich gehen, ob ich das wirklich für das X-Portal verwenden will - oder ob ich nicht lieber das Mehrgewicht in Kauf nehme, und mit Sand arbeite (was wesentlich genauer würde).

Platte ausgeschalt

Dank dieses Mal PTFE überall ging das Ausschalen völlig problemlos vor sich. Selbst die große Platte auf der Unterseite (1200x860mm). Zwei Schläge mit dem Gummihammer auf die Kante, dann konnte ich das Ding mühelos abheben.

Die Oberfläche ist ganz gut geworden, wenn auch nicht perfekt:

Detail Platte #1

Detail Platte #2

Detail Kante

Die Planheit der Platte ist jetzt schon ziemlich gut. Zu erwähnen wäre noch, dass ich während des Schalungsbaus eine kleine Eingebung hatte. Das Ding ist nach dem Spannbeton-Prinzip gebaut. Die Inserts waren ja durch die Platte hindurch mit Schrauben gesichert. Die Platte ruhte also während des Aushärtens auf den Schraubenköpfen.

Bei den beiden äußeren Schraubenreihen-Paaren habe ich also jeweils Kunststoff-Unterlegscheiben unterlegt, in den mittleren Reihen nicht. Die Schraubenreihen außen kamen also minimal weiter raus als die in der Mitte. Auf die Art ist die Tischplatte nun in der Mitte minimal höher als am Rand und in sich gebogen. Die Gewindestangen gehen aber gerade durch.

Die Idee ist nun, dass sich die Platte im eingebauten Zustand durch ihr Eigengewicht (leichte 15kg bei 1200x860x30mm) von selbst gerade ziehen wird. Spannbeton eben - so baut man Brücken.

Das ist natürlich für einen Laien unmöglich zu berechnen (selbst wenn ich alle Parameter zur Verfügung hätte). Aber super genau muss es ohnehin nicht werden. Sobald das Grundgestell einmal aufgebaut ist und seine Endposition gefunden hat, werde ich eh noch eine finale Schicht Epoxi aufbringen. Damit dürfte die Platte dann endgültig im Wasser sein - und hoffentlich auch bleiben ...

[thoto]

Und was passiert, wenn nachher Last drauf kommt? Wird die Platte noch irgendwie mit einer Rasterlattung unterstützt?

[Rallinger]

Und was passiert, wenn nachher Last drauf kommt? Wird die Platte noch irgendwie mit einer Rasterlattung unterstützt?

Das klingt als hättest du ernsthafte Bedenken?

Also, eine zusätzliche Unterkonstruktion war eigentlich nicht vorgesehen. Und ich denke auch nicht dass sie unbedingt notwendig sein wird. Die Platte ist weitaus stabiler und steifer als eine gleich dicke (30mm) Multiplex-Platte. Zudem liegen die Gewindestangen ja nicht auf, sondern sie werden auf Zug mit den Seitenteilen verschraubt. Die Platte kann also konstruktionsbedingt maximal so weit durchhängen, wie 10 Stück M8 Gewindestangen sich auf Zug längen.

Von welcher Belastung reden wir hier? Mit dem Ding wird bestenfalls ein Bodyplank gefräst. Wie viel kann der schlimmstenfalls wiegen? 10kg? Das wird diese Betonplatte nicht interessieren. Und auch gegen seitliche Scherbelastungen (die ja beim Fräsen hauptsächlich auftreten) halte ich diese Platte für gut gewappnet.

Nichtsdestotrotz habe ich ja an der Stirnseite der Maschine auch eine Vorrichtung vorgesehen, mit der sich Bretter senkrecht einspannen lassen - so dass ich auch Schwalbenschwanzverbindungen und Fingerzinken fräsen kann. Ich hatte ohnehin geplant, die dafür notwendige Trennwand bis zum Boden zu führen, und damit für mehr Stabilität zu sorgen. Außerdem will ich den Platz unter der Maschine als Stauraum nutzen und Regalfächer einziehen. Auch diese Konstruktion kann man als Unterstützung konzipieren. Das hab ich aber noch nicht ausgetüftelt.

[thoto]

Du kennst die Platte natürlich sehr viel besser als ich. Mich hat nur dieser Satz stutzig gemacht:

Die Idee ist nun, dass sich die Platte im eingebauten Zustand durch ihr Eigengewicht (leichte 15kg bei 1200x860x30mm) von selbst gerade ziehen wird.

Da dachte ich, wenn sie sich durch ihr Eigengewicht nach unten drückt, könnte es unter zusätzlicher Last ja auch noch weiter gehen.
Ich habe da aber gar keine Ahnung, deshalb die Nachfrage.

[Rallinger]

Du kennst die Platte natürlich sehr viel besser als ich. Mich hat nur dieser Satz stutzig gemacht:

Die Idee ist nun, dass sich die Platte im eingebauten Zustand durch ihr Eigengewicht (leichte 15kg bei 1200x860x30mm) von selbst gerade ziehen wird.

Da dachte ich, wenn sie sich durch ihr Eigengewicht nach unten drückt, könnte es unter zusätzlicher Last ja auch noch weiter gehen.
Ich habe da aber gar keine Ahnung, deshalb die Nachfrage.

Letzten Endes fische ich natürlich auch im Trüben, und betrete gedankliches Neuland. Immerhin hab ich die Konstruktion mit einem Architekten durchdiskutiert, der meinen Gedankengang plausibel fand. Ich hab das mal auf die Schnelle skizziert:

Schnitt durch das Profil der Arbeitsplatte

Ich habe die Arbeitsplatte so gegossen, dass sie in der Mitte etwas stärker ist als an den Rändern. Die schwarze Gewindestange (M8, alle 10cm) geht gerade durch die Platte und die Seitenwangen durch und ist an beiden Enden der Seitenwange verschraubt.

Durch das Eigengewicht der Platte entsteht eine Gewichtskraft (lila Pfeil), der sie ein Stück weit nach unten zieht. Da die Platte aber gewölbt ist, entsteht bei der Durchbiegung ein Druck auf die Seitenwände (blaue Pfeile). Die Seitenwände sind ziemlich stabil. Aber selbst wenn sie es nicht wären, könnten sie kaum ausweichen. Schließlich entsteht durch die Durchbiegung auch ein Zug auf den Gewindestangen (grüne Pfeile), der durch die Verschraubung außen der entstehenden Druckkraft entgegenwirkt.

Je stärker die nach unten wirkende Gewichtskraft wird, desto stärker werden automatisch auch die vektoriell wirkenden Kräfte. Ich gehe also davon aus, dass sich die Platte ein Stück weit (im Idealfall bis zur Horizontale) durchbiegen wird, und die entstehenden Kräfte dort im Gleichgewicht sind. Und zwar unabhängig von der Kraft, die in der Mitte wirkt.

Vermutlich wird dieses "Kräftegleichgewicht" nicht exakt erreicht sein, wenn die Tischplatte die perfekte Horizontale erreicht hat. Deswegen ist mein Plan, am Ende eine letzte Schicht Epoxidharz zu gießen (in der Skizze Orange dargestellt), die mir schließlich das "flat" herstellt.

So weit der Plan, aber Grau ist natürlich alle Theorie. Ich bin aber guter Dinge dass der Plan aufgehen wird. Schließlich will ich keine Grabsteine aus Granit fräsen, sondern maximal einen Bodyplank aus Eiche. Bei dieser zusätzlichen Belastung gehe ich davon aus, dass die zusätzliche Durchbiegung in einem für mich nicht mehr messbaren Bereich liegen wird.

[Zupfdi]

Hey Ralf, auf alle Fälle ein geiles Projekt um dessen Dokumentation ich dir sehr dankbar bin.

Also ich glaube bzgl. Stabilität brauchst du dir keine Sorgen machen. Deine Konstruktion würde wahrscheinlich auch für die Zerspanung von Stahl herhalten. Mit nem guten Fräser und der richtigen Schnittgeschwindigkeit hast du geringe Bearbeitungskräfte auf deine Konstruktion. Bei einem Crash ist das natürlich was anderes, aber davon gehen wir mal nicht aus.

Deswegen ist mein Plan, am Ende eine letzte Schicht Epoxidharz zu gießen (in der Skizze Orange dargestellt), die mir schließlich das "flat" herstellt.

Sehr gute Idee.
Eventuell ein Vorschlag der mir kommt: Ich würde die CNC komplett fertig bauen, dann einen Holzrahmen (Bilderrahmen, der um den Fräserdurchmesser auf allen Seiten kleiner ist als der maximale Verfahrweg) anfertigen (Badewanne für das Harz) und das Harz eingießen. Die Gewindebohrungen in der Grundplatte könntest du mit Madenschrauben aus Kunststoff vor dem Absaufen schützen (mit dem Schlitz nach unten, damit du nach dem durchhärten die Madenschrauben nach unten rausschrauben kannst (evtl. einen Test vorher machen ob das funktioniert). Wenn dann das ganze soweit getrocknet ist spannst du deinen Fräser mit größtem Durchmesser ein und bügelst damit über die komplette Fläche. Dann ist deine Grundfläche absolut parallel zu dem Verfahrweg deiner Spindel.
Zu guter letzt kommen die Madenschrauben raus.

[atomicxmario]

Deine Konstruktion würde wahrscheinlich auch für die Zerspanung von Stahl herhalten. Mit nem guten Fräser und der richtigen Schnittgeschwindigkeit hast du geringe Bearbeitungskräfte auf deine Konstruktion.

Alu würde mir schon reichen. Auf jeden Fall dachte ich mir dass eine kleine Stabilitätszugabe kein Fehler ist. Außer dass ich wegen dem Krampf schon dermaßen lange an dem Dingens bastel. Wenn ich mich weniger overengineered hätte, wäre das Ding vermutlich längst fertig. Aber egal. Der Weg ist das Ziel ...

Eventuell ein Vorschlag der mir kommt: Ich würde die CNC komplett fertig bauen, dann einen Holzrahmen (Bilderrahmen, der um den Fräserdurchmesser auf allen Seiten kleiner ist als der maximale Verfahrweg) anfertigen (Badewanne für das Harz) und das Harz eingießen. Die Gewindebohrungen in der Grundplatte könntest du mit Madenschrauben aus Kunststoff vor dem Absaufen schützen (mit dem Schlitz nach unten, damit du nach dem durchhärten die Madenschrauben nach unten rausschrauben kannst (evtl. einen Test vorher machen ob das funktioniert). Wenn dann das ganze soweit getrocknet ist spannst du deinen Fräser mit größtem Durchmesser ein und bügelst damit über die komplette Fläche. Dann ist deine Grundfläche absolut parallel zu dem Verfahrweg deiner Spindel.
Zu guter letzt kommen die Madenschrauben raus.

So ähnlich hab ich es vor. Ich werde aber normale Maschinenschrauben mit Nylon-Unterlegscheiben in die Inserts reinschrauben. Wenn ich diese noch fette bzw mit dem PTFE-Trennmittel behandle, sollte da nix passieren. Ich hab ja auch bei den Gussteilen schon Epoxy auf die Gewinde bekommen. Das haftet nicht.

Außerdem bin ich guter Dinge dass ich mir das Abfräsen der Fläche sparen kann. Schließlich hat das Epoxy eine relativ lange offene Zeit. Die Fläche dürfte eigentlich von alleine flat werden - dafür sorgt die Schwerkraft. Dass die Fläche dann plan mit dem Fräser ist, will ich anders bewerkstelligen. Indem ich ein rundum laufendes Kanalsystem baue, der die beiden Y-Achsen miteinander verbindet. Dieses gieße ich ebenfalls mit Epoxy aus - nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren habe ich danach beide Y-Achsen auf derselben Höhe. Auch wenn ich beim Zusammenbau geschludert haben sollte. Und da sich auch dieses Epoxy nach der Schwerkraft ausrichtet, dürfte es automatisch absolut plan zum Maschinentisch sein.

Was zu beweisen wäre ...

[Zupfdi]

Das ist auch eine sehr spannende Idee. Ich bin auf das Ergebnis gespannt