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Aluminium-Verarbeitung im Modellbau

Donnerstag, 03.06.2021 von Michael Günther Aluminium-Verarbeitung im Modellbau

Für verschiedene Anwendungen im technischen Modellbau ist Aluminium ein hervorragendes Material. Neben der Verwendung als Dreh- und Frästeile für Motoren und Maschinen, eignet sich Aluminium-Blech  vor allem auch zur Verkleidung und Herstellung von Gehäusen für die verschiedensten Modelle. Doch vor allem vor der Verbindung von Alu-Blech haben viele Modellbauer Respekt. Das muss nicht sein.

Für mich liegt der große Vorteil beim Alu, dass man damit sehr vorbildgetreu bauen kann. Ecken und Kanten können sowohl sehr scharf, als auch abgerundet nachgebildet werden und gewölbte Flächen sind auch kein Problem. Auch vorbildgetreue Materialstärken können eingehalten werden. Und bei Alu kann sich nichts verziehen oder bei Erwärmung nachgeben oder verformen. Alu lässt sich hervorragend spritzen und lackieren. Die Bauweise mit Aluminium möchte ich im Folgenden etwas näher beschreiben.

 

Das Material

Als Material eignen sich die Platten aus dem Baumarkt. Mein Standardblech ist 0,5 mm dick, ich habe aber auch Stärken von 0,2 bis 2,5 mm im Gebrauch. Eben je nach Bedarf und Einsatz.

Bei Dreh- und Frästeilen aus Alu wird es schon spezieller. Hier unbedingt darauf achten, dass es Bohr- und Drehqualität hat. So das Aluminium mit der Bezeichnung Al Cu Mg Pb. Bei Alu generell darauf achten, dass es blank und nicht eloxiert ist. Die Eloxalschicht ist sehr hart, lässt sich sehr schwer feilen und schleifen und auch die Haftung des Harzes ist nicht die Beste.

 

Bearbeiten von Alublechen

Generell wird Alublech gesägt und nicht mit der Schere geschnitten. Scherenschnitte, egal ob Hand- oder Tafelschere, verformen immer die Kanten etwas. Bei Sägeschnitten bleiben beide Seiten (das gewünschte Teil und der „Abfall“) immer gerade.

Kleine Teile säge ich mit der Laubsäge mit Sägeblättern für Metall. Bei der Auswahl des Sägeblattes ist darauf zu achten, dass der Zahnabstand so fein ist, dass immer zwei Zähne am Material anliegen. Ist der Zahnabstand größer als die Blechdicke, hakt das Sägeblatt und ein gefühlvolles Sägen ist nicht möglich. Bei längeren Schnitten oder dickerem Blech ist eine kleine Kreissäge mit HSS-Blatt sehr hilfreich.

Alublech kann auch sehr gut gebogen werden. Scharfe Kanten im Schraubstock unter Zuhilfenahme von Beilagen, noch besser in der Kantbank. Größere Radien auch frei mit der Hand über Formteile wie Rohre o.Ä.

 

Verkleben von Alu

Ich verklebe alle meine Aluteile mit UHU plus endfest 300. Das ist ein 2-Komponenten-Epoxydharzkleber. Dieser kann nach Anmischen ca. 90 Minuten lang verarbeitet werden und härtet bei Raumtemperatur in 12-24 Stunden aus. Warmhärtung beschleunigt die Härtezeit und wirkt sich positiv auf die Endfestigkeit aus. Und gerade die Warmhärtung kann man sich beim Modellbau mit Alu äußerst positiv zu Nutzen machen.

Der Modellbauer, der Modellteile aus Alu fertigen möchte, wird nun nicht gleich mit einem ganzen Aufbau anfangen. Vielmehr sollte ein kleines, einfaches Teil erst mal zum Testen und Probieren genügen. Wenn einem die Bauweise zusagt, kann es immer noch größer und komplexer werden.

 

Ein erstes Werkstück

Nur als Testobjekt wollen wir eine Ecke aus drei Blechen bauen.

Zuerst sägen wir den Boden und das erste Seitenteil aus. Der Boden erhält einen 90°-Winkel und die beiden zugehörigen Seiten bekommen möglichst gerade Kanten (ich arbeite immer auf 1/10tel Millimeter). Ungenauigkeiten schleichen sich noch von selbst genug ein. Hier auch gleich der Hinweis – gerade Kanten lassen sich sehr genau mit einem Stahllineal gegen das Licht kontrollieren. Hier fällt jede Ungenauigkeit sofort auf. Ebenso lassen sich rechte Winkel sehr gut mit einem Stahlwinkel gegen das Licht auf Maßhaltigkeit prüfen. Das Alublech, welches ich verarbeite, schleife ich zuerst mit 600er Schleifpapier mit kreisrunden Bewegungen an. Darauf sieht man dann sehr deutlich seinen Anriss mit spitzem Bleistift. Oder auch mit einer Anreißnadel, die aber nur mit leicht aufgelegter Spitze über das Blech geführt wird. Das genügt schon. Auf keinen Fall richtig in das Material einritzen. Auch ein Anreißmessschieber ist hierfür sehr zu empfehlen.

 

Zusammenkleben der Teile

Alle fertigen Teile werden nun mit Schleifpapier angeraut und auch die fertigen Kanten vom Feilgrat befreit. Die Seiten, die später sichtbar sind und gespritzt werden, mit 600er Papier anschleifen, bei nicht sichtbaren und innen liegenden Flächen kann es auch 180er Körnung sein. Danach alle Teile mit Aceton säubern und die zu verklebenden Stellen nicht mehr anfassen.

Jetzt wird der Boden mit dem ersten Teil verklebt. Dabei das Seitenteil auf eine ebene Unterlage – eine Spanplatte oder Ähnliches – legen und den Boden auf dem Seitenteil ausrichten. Dabei darauf achten, dass beide Kanten gegeneinander bündig liegen und der jetzt senkrecht stehende Boden rechtwinklig ausgerichtet und so fixiert ist. Dafür liegen bei mir in Griffweite immer diverse kleine Gewichte und Holzleisten bereit. Nach dieser Vorbereitung geht es nun mit dem Kleben los.

Auf einer nichtsaugenden Unterlage wird je eine gleiche Harz- und Härtermenge gründlich vermischt. Mit einem kleinen Holzstab (Zahnstocher, angespitztes Streichholz) wird nun das Harz (ich bezeichne in Folge das Harz-Härtergemisch der Einfachheit halber nur mit Harz) vorsichtig in der Innenkehle verteilt. Kleinste Mengen Harz kann man natürlich auch direkt auf die zu verklebende Kante auftragen. Das könnte man jetzt so 24 Stunden stehen lassen, aber wir sind ja ungeduldig und wollen so schnell wie möglich weiter bauen. Also kommt die Warmhärtung ins Spiel. Ein Lötkolben leistet jetzt gute Dienste. 40 Watt sind meist schon ausreichend. Auf die Lötspitze wird etwas Zinn aufgebracht. Eine saubere und blanke Lötspitze überträgt die Wärme sehr schlecht auf das Blech. Erst das reichliche Zinn an der Spitze überträgt die Wärme wesentlich besser. Und nun die Lötkolbenspitze mit dem Zinntropfen in die Nähe der Klebenaht halten. Auf keinen Fall an oder in das Harz halten. Wir heizen also ein Blech mit dem Lötkolben auf. Das Harz wird jetzt zuerst richtig flüssig und fließt in jede Ecke und Kante. Auch unter dem senkrecht stehenden Blech hindurch. Mit Anhalten und Wegnehmen des Lötkolbens kann man sehr genau die Temperatur und Fließfähigkeit des Harzes steuern. Natürlich fließt das Harz auch schnell seitlich von den Teilen runter und würde so alles mit der Unterlage verkleben. Das darf auf keinen Fall geschehen. Also lieber mit wenig Harz beginnen und die Enden noch frei lassen. Im Idealfall ist das Harz jetzt in 5 Minuten fest und hat seine maximale Endfestigkeit von 30 N/mm² erreicht. Erfahrungsgemäß braucht man mit dieser Methode aber 10-15 Minuten. Das reicht für die Festigkeit der Klebestelle aber immer noch aus. Wer jetzt schon mal einen Versuch wagen will, was diese Klebenaht aushält – bitte schön. Einfach mit den Händen mal versuchen, dieses Teil abzubrechen. Ich meine, diese Verklebung braucht sich vor der von Holz oder Kunststoff nicht zu verstecken. Wer mit dem Test noch warten will, der verklebt jetzt noch die dritte Seite.

Das Seitenblech flach auf die Unterlage legen und die beiden als Winkel verklebten Bleche darauf ausrichten und fixieren. Wieder Harz zugeben und das unten liegende Blech mit dem Lötkolben aufheizen.

Zum Aufheizen geht natürlich auch ein Haarföhn oder Heißluftpistole. Hier ist aber die Dosierung der Hitze wesentlich erschwert und sollte erst mit Erfahrung angewendet werden. Für kleine Teile habe ich auch eine Heizplatte mit 20 Watt Leistung im Gebrauch. Darauf werden die zu verklebenden Teile komplett auf Temperatur gebracht.

Von einer Härtung im Backofen muss ich entschieden abraten. Wer bekommt schon seinen zusammengestellten Teilesatz, ohne zu verrücken, in den Backofen und will sich diesen dann auch noch mit Harzdämpfen einsauen? Die Hausfrau wird sich bestimmt dafür bedanken.

Mit der Hitze sollte es auch nicht übertrieben werden. Wenn das noch flüssige Harz Blasen erzeugt, war es schon zu viel. Ebenfalls, wenn benachbarte schon ausgehärtete Klebestellen wieder weich werden, dann war auch zu viel Wärme im Spiel. Den Effekt kann man aber auch wieder ausnutzen, wenn eine Klebestelle wieder gelöst werden muss. Einfach genügend Hitze in die Nähe einbringen, und das Harz wird wieder weich und man kann die Teile lösen. Achtung, so „behandeltes“ Harz wird nie wieder seine ursprüngliche Festigkeit erreichen. Diese Klebestelle ist eigentlich hinüber und alles Harz muss restlos entfernt werden.

 

Nachbearbeitung

Aber zum eigentlichen Werkstück zurück. Alle Teile sind fertig verklebt und das Harz ausgehärtet.

Die Kanten stehen ca. 0,5 bis 1 mm über und können jetzt mit der Feile auf Endmaß gebracht werden. Je nach Bedarf schön scharf oder auch etwas abgerundet.

Für diese Zwecke habe ich sehr hochwertige Feinfeilen. Diese werden in sehr flachem Winkel über die Kante geführt, bis die Feile auf dem weiterführenden Blech aufliegt. Dann noch mal mit 600er Schleifpapier darüber schleifen und die Kante ist perfekt. Man muss schon sehr genau hinsehen, um die Klebefuge zwischen beiden Platten zu erkennen.

An der rechten Kante im Bild sieht man noch die Bearbeitungsspuren der Feile. In sehr flachem Winkel, die Feile gleitet dabei schon ohne Druck über die nachfolgende Fläche, wird das Blech genau auf Flächenhöhe gebracht.

Innen ist das Harz gleichmäßig ca. 2 mm auf der Fläche verlaufen und bildet die Kehle rund aus.

Das Ergebnis könnte jetzt sofort nach entsprechender Reinigung grundiert und lackiert werden. Bei sauberer Arbeitsweise ist ein Spachteln unnötig. Da das Teil aber nur ein Teststück ist, kann jetzt mit der Zerstörung begonnen werden. Den dabei nötigen Belastungen wird ein Modellteil wohl nie ausgesetzt sein.

 

Ausführungen von Klebenähten

Beim Beispiel eines anderen Probestücks wird ein Blech gekantet. Die Innenecke wird je nach verwendeten Biegebacken schon sehr scharf ausgebildet. Die Außenecke dagegen etwas rund.

Liegt die Klebenaht unsichtbar, kann dort ruhig etwas großzügiger mit Harz umgegangen werden. Hier heißt es „mehr hält besser“. Ist die Klebenaht aber sichtbar, so in Innenecken, dann gleich von Anfang an sehr sparsam das Harz einsetzen. Zuviel Harz möglichst gleich wieder mit einem Küchentuch abwischen. Aber auch schon ausgehärtetes Harz lässt sich mit einer scharfen Klinge wieder entfernen. Ich verwende dafür gern die kleinen Klingenhalter mit auswechselbaren Klingen. Die Spitze schleife ich mir aber etwas rund. So kann das zu viele Harz regelrecht zurechtgeschnitzt werden, ohne dabei das Alu zu beschädigen. Der Einsatz von Fräsern ist hier nicht ratsam, da man damit keine genaue Kontrolle hat, wann das Harz weg ist und man schon im Alu arbeitet. Verursachte Schäden müssten sonst nur wieder gespachtelt werden.

Sollte die Innenecke etwas ausgerundet sein, so kann hier sehr gut das Harz durch Anwärmen verlaufen und so die Kehle gleichmäßig füllen.

Hochbelastete Bauteile können natürlich auch noch zusätzlich verschraubt werden. Auch Verzapfungen bringen noch mehr Festigkeit in die Verbindung.

Gewölbte Bleche sollten schon so in Form gebogen sein, dass kaum noch Spannung im Blech ist. Bleche mit Spannungen könnten das spätere Bauteil verformen oder gar die Klebenaht aufreißen.

Verklebung von Alu mit anderen Materialien

Kein Problem ist das Verkleben von Alu mit Materialien, die sich auch schon sehr gut mit UHU plus300 verkleben lassen: So GFK, Leiterplattenmaterial, Pertinax und Holz.

Messing lässt sich auch mit UHU plus300 verkleben, aber hier ist die Festigkeit der Verklebung nicht so hoch wie bei Alu. Messingteile also untereinander verlöten, und bei der Montage an Alu möglichst noch zusätzliche Maßnahmen, wie Verschrauben, Verzapfen und Einsetzen ergreifen. Das hält dann auch ausreichend.

 

Lackieren von Aluminium

Vor dem Lackieren wird das fertige Bauteil gründlich gereinigt und mit Silikonentferner abgewaschen. Größere Teile grundiere ich mit 2K-Epoxid-Grundierfüller aus dem KFZ-Bereich. Das ergibt für den späteren Lackaufbau eine ausgezeichnete Haftung. Kleinste Teile spritze ich auch gleich direkt mit Revell-Farben. Ein mehrschichtiger Lackaufbau würde sonst Details zudecken beziehungsweise unkenntlich machen.

Generell möchte ich für das Lackieren von Alu keine Festlegungen treffen. Hier hat jeder sein Farbsystem, mit dem er am liebsten arbeitet. Vorversuche sind aber ratsam. Aber auch hier wieder ein Vorteil von Alu. Durch Lösungsmittel aus der Farbe kann nichts angegriffen werden. Auch das Harz als verbindender Kleber nicht.

 

Fazit

Aluminium ist ein sehr einfach zu verarbeitendes Material. Das dafür benötigte Werkzeug ist in den meisten Fällen schon vorhanden. Als Ergebnis entstehen sehr hochwertige Modellteile, die sehr wenig bis keinerlei Vorbereitung für die Lackierung benötigen.

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