Aikaisemmissa artikkeleissa olen käynyt läpi asioita osittain teoriatasolla. Tällä kertaa esittelen käytännön asiaa, käyn vaihe vaiheelta läpi muotin valmistusta. Kohteena on moottorin suojalevy, cowling. Esittelen muotin teon työvaiheet kuvien kautta tässä ja seuraavassa numerossa.
Artikkeli julkaistiin alkujaan Siivet-lehdessä, numerossa 3/2015.
Teksti ja kuvat: Sami Kontio
Tarkoitukseni on valmistaa suojalevyille muotit, joilla on todellinen elinkaari. Ne antavat hyvän pohjan itse osavalmistukselle ja niillä voi valmistaa mittatarkkoja osia jatkossakin. Johtoajatus on: mitä tarkempi muotti, sitä pienemmällä vaivalla päästään valmistuksessa parempaan lopputulokseen niin keveyden kuin mittatarkkuudenkin suhteen.
Rakennan taitolentokonetta tulevaisuutta ajatellen, mutta joudun myöntämään, että tästä on tullut aikamoinen nostalgiatrippi. Muottia valmistaessa on muistunut tapahtumia lähes kahdenkymmenen vuoden takaa, jolloin olin Volar Plasticilla töissä – kiitos Olli Waldenin. Valmistin siellä SAAB 2000 -liikennelentokoneen komposiittiosia.
Ollin kanssa keskustelimme muottien vaatimuksista ja käsittelyistä. Tarkemmin ajatellen kyseinen vuosi taisi olla taianomainen muutenkin, koska aloin seurustella tulevan vaimoni kanssa tuolloin… mutta takaisin aiheeseen.
Tarkan komposiittiosan valmistus on kiinni muotin muototarkkuudesta ja tarkan muotin valmistus mallin tarkkuudesta ja sen viimeistelystä. Hyvään muottiin tarvitaan hyvä malli.

Kuvassa alkuperäinen malli josta valmistetaan muotti. Muotissa tehdään lopullinen hiilikuituinen kerroslevyrakenteinen moottorin suojalevy. Edessä on vielä pari työvaihetta ennen kuin lopullinen osa on valmis, muodoltaan identtinen kuva kappaleen kanssa.
Mallia tehtäessä kannattaa ottaa huomioon lopullisen osan valmistusprosessi. Jos osa laminoidaan käsin, on muotin valmistustavoissa enemmän mahdollisuuksia, kun esimerkiksi materiaalien lämpötilakestävyyksiä ei tarvitse samalla tavalla ottaa huomioon. Koneen osien valmistuksessa tulen käyttämään prepreg-hiilikuitua, joka vaatii lämpökäsittelyn lopullisen kovetuksen aikaansaamiseksi.
Muotin on näin ollen myös kestettävä kyseisiä korkeampia lämpötiloja, ettei siihen tule muodonmuutoksia. Tämä ohjaa materiaalivalintoja jo mallikappaleen valmistuksessa, koska hartsit tarvitsevat lämpökäsittelyn jo muotin teon aikana. Jos malli muuttaa muotoa lämpökäsittelyn aikana muotin valmistuksessa, niin silloin ei saada mittatarkkaa muottia. Kappaleen jälkikovetuksen voi kyllä tehdä vaiheittain, mutta varmimmin muototarkan tuloksen saa kappaleen pysyessä kiinni mallissa.
Varmistaakseeni hyvän lopputuloksen – ettei tekemäni työ mene hukkaan – käytän laadukkaita materiaaleja. Mainittuja tuotteita hankin materialshop.fi-nettikaupan kautta. Sivuilta löytyvät tuotteiden tarkemmat tekniset tiedot sekä muita tarvikkeita, kuten täyteaineita komposiittiprojekteihin.
Muottia valmistettaessa yksi tärkeimmistä asioista on – kun ei oteta huomioon kulumiskestävyyttä ja lämmönkestoa – kappaleen irrotus muotista. Johtuen voimakkaasti kapenevasta suojalevystä yksiosaista ylätai alaosaista muottia ei voi valmistaa, koska kappaletta ei koskaan saisi pois muotista. Koska malli, tässä tapauksessa cowling, on valmistettu yksiosaisena positiivimallina, on siihen rakennettava jakopinnat. Teen jakopinnan yläja alaosan välille luontevasti moottorin suojalevyn yläja alaosan mukaan. Näin yläosan muotti on jaettu kahteen osaan, jotka liitetään yhteen loppukappaleen laminoinnin ajaksi, jotta saadaan aikaiseksi yksiosainen suojalevy.

Epoksihartsit ja gelcoatit vaativat tarkan seossuhteen, jotta valmistajan lupaamat ominaisuudet saavutetaan. Epoksihartsit kovetetaan reaktiivisella kovetteella, jonka kanssa hartsi reagoi kemiallisesti. Mikäli kovetetta tai hartsia on liikaa, se ei reagoi epoksin kanssa ja heikentää sen ominaisuuksia. Käytän aina vaakaa, jotta saan varmasti oikean seossuhteen, epoksihartseja ei missään tapauksessa kannata sekoittaa näppituntumalla.
Käyttäjän kannalta miellyttävä helppous on Axson GC1 150 gelcoat (326 g), joka toimitetaan peltipurkissa, ja kovete (65 g) on annosteltu suoraan oikeassa suhteessa pieneen pulloon. Kovete kaadetaan peltipurkkiin ja sekoitetaan siinä, jonka jälkeen se on käyttövalmis. Gelcoatin purkkiaika on 27 minuuttia ja purkillisen kerkiää levittämään juuri tässä ajassa. Päädyin Axsonin gelcoatiin sen korkean lämpötilakeston vuoksi, jota tarvitaan prepreg-tuotteiden valmistuksessa.

Suojalevyn viimeistelyä. Jotta pinta olisi varmasti hyvä maalauksen jälkeen, hioin pinnan 1200-vesihiomapaperilla, minkä jälkeen kiillotin sen erilaisia hiomatahnoja käyttäen, kunnes sain kiiltävän pinnan näkyviin. Kuvassa näkyy ero vesihiotun ja kiillotetun pinnan välillä.
Jäähdytysilma-aukon alareunasta taaksepäin on nähtävissä raja, joka erottaa kiillotetun maalipinnan ja suoraan ruiskusta tulleen käsittelemättömän pinnan. Karkea pinta johtuu maalin ominaisuuksista. Tässä käytin raskaaseen ajoneuvoteollisuuteen soveltuvaa maalia, joka kestää hankalampia olosuhteita eli sen kemiallinen kestävyys on parempi, mutta samalla maalivalmistaja on tehnyt kompromissin maalinpinnan laadussa.
Muotin jakopinnan valmistus. Suojalevyn pinta ei ole suora, saadakseni hyvän ja terävän jakopinnan muottiin tein sen näin: Leikkasin 30 millimetrin finnfoamtyyppisestä polystyreenimuovista sapluunan, joka seuraa suojalevyn muotoja. Muoto oli helppo leikata terävällä mattoveitsellä ja piirtää edelleen lopulliseen jakopintakappaleeseen.

Valmistin jakopinnan filmivanerista. Käytin myös tässä 30 mm:n paksuista vaneria sen tukevuuden takia. Sahasin pistosahalla vanerin muotoonsa.
Istutin jakopintalevyn suojalevyyn ja täytin vanerin ja suojalevyn välisen raon epoksihartsilla johon sekoitin piituhkaa. Käytin sitä sen takia, ettei hartsi valuisi pois pystypinnoilta kuten kävisi mikropallo-hartsi-sekoituksen kanssa. Kun hartsi oli kovettunut, hioin reunan suoraksi ja kiillotin kappaleen ennen kuin kiinnitin jakopinnat suojalevyyn. Näin varmistin suorat pinnat ja täydellisen istuvuuden mallikappaleen ja jakopinnan välillä.
Käsittelin mallin huolellisesti vahalla valmistajan ohjeen mukaan. Varmistin parhaimman pinnan jättämällä PVAirroituskalvon pois, koska siitä olisi saattanut jäädä näkyviä jälkiä. Perinteiset muottivahat ja puolipysyvät irroitusaineet ovat hyviä.
Kun sain kuvin esitetyt työvaiheet tehtyä, jätin muotin rauhaan ja annoin sen kovettua. Tämän jälkeen muottirakenne voidaan toteuttaa halutulla tavalla joko käsiläminoimalla, infuusiolla tai esimerkiksi laminointipastalla. Muottirakenne valmistetaan halutulla materiaalilla noin 10 mm:n paksuuteen. Muotin jälkikovetus suoritetaan valitun hartsin teknisten tietojen mukaan.
Palaan epoksihartsien ominaisuuksiin ja muotin viimeistelyyn seuraavassa numerossa, koska lehden määräaika, jälkikovetuksen aikataulut ja työmatka eivät sovi yhteen. Kokonaisuudesta voin sanoa, että muotin teko on monivaiheinen prosessi, mutta kuvatulla tavalla saadaan paras mahdollinen lopputulos. Kieli poskessa voisin sanoa, että suojalevyn osalta olemme melkein siinä vaiheessa, jossa ainoastaan kolmasosa valmistuksesta on jäljellä, mallikappale on tehty, muotti on melkein valmis ja ainoastaan lopullinen kappale puuttuu. Katsotaan, mitä saadaan seuraavalle kerralle aikaiseksi.
Asiasta viimeiseen: sain juuri tiedon, että Rami-nimi varattiin muuhun käyttöön Keski-Suomen seudulla, joten ei, koneella ei vielä ole nimeä.
Gelcoatin (Axson GC1 150) levitys. Levitin tasaisen kerroksen gelcoattia laadukkaalla siveltimellä. Gelcoatin purkkiaika on 27 minuuttia, jolloin gelcoat-kerros pitää levittää. Toisen kerroksen levityksen voi aloittaa noin 60 minuutin kuluttua ensimmäisen kerroksen aloituksesta. Kuvassa näkyy myös suojalevyn yläosan muottijako, etuosan ja takaosan välillä, jotta saadaan positiivisesti aukeava muotti aikaiseksi.
Skincoatin lisääminen. Sekoitin skincoatin Axson Epolam 2031 -epoksihartsista, RZ30150-mineraalitäyteaineesta ja RZ331-lasikuitupätkistä. Sekoitetaan sopiva määrä epoksihartsia johon lisätään 30 prosenttia mineraalitäyteainetta. Tämän jälkeen siihen sekoitetaan lasikuitupätkiä sen verran, että se tuntuu sopivalta. Jouduin tekemään siitä aika lailla kuidulla kyllästetyn, ettei se valuisi pois pystyseiniltä. Skincoat tehdään lujittamaan muotin pintakerrosta, täyttämään vaikeat terävät muodot ja ehkäisemään muottirakenteesta peilautuvia kuituja ja muita rakenteita gelcoat-pintaan. Levitin skincoatia noin 3 mm:n paksuisena kerroksena kauttaaltaan gelcoatin päälle ja erityisesti kulmiin oikomaan terävät kohdat. Annoin skincoatin jähmettyä tahmeaksi ennen työn jatkamista. Kun se oli kovettunut sopivasti – selkeästi kovettunut, mutta ei täysin kova – niin laminoin pintaan ohuen lasikuitukerroksen, joka koostuu yhdestä?kahdesta kerroksesta 100?200 g/m2:n lasikuitukudosta. Laminoin pintaan kaksi kerrosta 110 g/m2:n lasikuitua twile-sidosrakenteella. Lopuksi päälle tuli karhennuskangas.
Teksti ja kuvat: Sami Kontio
Artikkeli julkaistiin alkujaan Siivet-lehdessä, numerossa 3/2015.
Siivet-lehden ilmestyminen on täysin riippuvainen yhdestä ainoasta asiasta: tilaajista. Sinusta, teistä. Lehteä ei ilmestyisi eikä tätäkään juttua luettaisi verkossa, ellei lehdellä olisi meille niin tärkeitä lukijoita – tilaajia ja irtonumeroiden ostajia.