Συσκευή κοπής φελιζόλ με θερμό νήμα - GFC

24-25 Σεπτεμβρίου 2011 

Έχοντας ήδη ξεκινήσει την κατασκευή ενός πρότυπου ή εν πάσει περιπτώσει κατασκευασμένου εξ' ολοκλήρου από μένα εκπαιδευτικού μοντέλου, ήρθε η ώρα να προχωρήσω στην κατασκευή μιας συσκευής κοπής φελιζόλ οποιουδήποτε τύπου (EPS, EPP, EPO κ.α.). Η συσκευή αυτή είναι η πολυδοκιμασμένη και με πολύ καλά αποτελέσματα συσκευή θερμού νήματος που εκμεταλλεύεται την βαρύτητα για την κίνηση του νήματος και την κοπή τελικά του φελιζόλ - Gravity Foam Cutter (GFC).

Σε αυτήν την συσκευή σκοπός είναι να θερμάνεις ένα τεντωμένο μεταλλικό νήμα ομοιόμορφα και στην σωστή κάθε φορά θερμοκρασία που στην συνέχεια χρησιμοποιείς σαν μαχαίρι για να κόψεις το φελιζόλ.

Η θέρμανση του νήματος γίνεται μέσω ηλεκτρικού φορτίου συγκεκριμένης ισχύος, ανάλογα με την περίπτωση, που διαπερνά το νήμα. Το μεταλλικό νήμα δε στην πραγματικότητα και για βέλτιστα αποτελέσματα είναι κράμμα μετάλλων νικελίου και χρωμίου ενώ στο κράμμα βρίσκεται και χάλυβας σε μικρό ποσοστό. Στην περίπτωση που αλλάξει η σύνθεση του κράμματος στο νήμα η όλη κατασκευή θέλει αναθεώρηση μιας και θα αλλάξουν οι ιδιότητές του κατά την κοπή και οι ανάγκες του για θέρμανση. 

Έτσι αρχικά παρήγγειλα το νήμα από εδώ (αργότερα βρήκα μια καλύτερη πηγή εδώ) όπως μου είχε υποδείξει ένας εμπειρότερος αερομοντελιστής που κόβει χρόνια φελιζόλ και με βοήθησε επίσης στο να συλλέξω τα χαρακτηριστικά των μερών της συσκευής που ήθελα να φτιάξω.

Επόμενο βήμα ήταν να φτιάξω το σκαρίφημα του κυκλώματος που θα έπρεπε να φτιάξω. Με την βοήθεια ενός φίλου ηλεκτρολόγου κατέληξα σε αυτό που φαίνεται παρακάτω.

Σήμερα έκατσα και έφτιαξα το ξύλινο τόξο πάνω στο οποίο θα τεντώσει σαν χορδή τόξου το νήμα. Είχα μια λακαριστή τάβλα από σουηδικό από την κούνια των παιδιών περίσσευμα και την εκμεταλλεύτηκα. Την έκοψα στην μέση κι έπειτα το ένα από τα δυο κομμάτια πάλι στη μέση κι έτσι έφτιαξα το τόξο που φαίνεται παρακάτω.

Το τόξο αυτό έχει κανονικό άνοιγμα 1,4m και μπορεί να κόψει σε αυτό το άνοιγμα μέχρι 0,5m φτερό (μήκος χορδής αεροτομής). Όμως επειδή τα σκέλη του τόξου είναι κινητά (πρέπει να είναι κινητά για λόγους που θα εξηγηθούν παρακάτω) θεωρητικά μπορεί να κόψει μέχρι και 2m φτερό άνετα αν αυτό έχει μήκος χορδής αεροτομής μέχρι 0,3m (βλ. φτερά ανεμόπτερου).

Επόμενο βήμα είναι να αγοράσω τα υπόλοιπα υλικά που χρειαστώ. Αυτά είναι:
Για το τόξο:

• δύο περαστές βίδες με παξιμάδια που θα επιτρέπουν την ελεύθερη κίνηση των σκελών του τόξου  
• δύο κρίκους που θα στερεώσω το νήμα στα σκέλη (στα κάτω άκρα)
• δύο κρίκους που θα στερεώσω τα ελατήρια στα σκέλη (στα άνω άκρα)
• δύο ελατήρια που θα διατηρούν πάντα τεντωμένο το νήμα
• δύο μικρά ροδάκια που θα γυρίζουν ελεύθερα και θα επιτρέπουν την ολίσθηση του τόξου λόγο βαρύτητας 

Για το κύκλωμα θέρμανσης του νήματος:

• έναν διακόπτη ON-OFF, 
• έναν μετασχηματιστή από AC 230V σε AC 42V ισχύος 300VA, 
• έναν ροοστάτη (dimmer) που να μπορεί να χειρίζεται επαγωγικά (μετασχηματιστής) και ωμικά (θερμό νήμα) φορτία μέγιστης ισχύος 600W,
• ένα αμπερόμετρο AC 5A μιας και η ένταση του ρεύματος που θα χειρίζομαι δεν ξεπερνά τα 2Α ανά μέτρο φτερού που κόβεται όταν χρησιμοποιείται τάση 42V και ο χρωμιονικελίτης που ανέφερα,
• δύο ακροδέκτες (κροκοδειλάκια)
• κάμποσο καλώδιο 1,5mm 
• ένα φις με σημειωμένη την φάση και το ουδέτερο για την σύνδεση του κυκλώματος στο δίκτυο
• μια πρίζα για δημιουργία έξτρα παροχής ρεύματος στην περίπτωση που χρειαστεί να συνδεθεί και κάτι ακόμα
• υλικά για να φτιάξω ένα ξύλινο κουτί για να τα βάλω όλα αυτά μέσα για προστασία από το ρεύμα και την φθορά 
• ένα ανεμιστηράκι για να αερίζω τον χώρο μέσα στο κουτί - βαλιτσάκι που θα φτιάξω
• ένα χερούλι μεταφοράς για το κουτί - βαλίτσα

Για το σύστημα κίνησης του τόξου:

• δύο τουλάχιστον τροχαλίες που θα στερεωθούν τα σχοινάκια 
• σχοινάκια για το δέσιμο του τόξου στο σύστημα μεταφοράς βάρους
• ένα βάρος
• βίδες κ.α.

1-2 Οκτωβρίου 2011

Αγόρασα και τα υπόλοιπα υλικά για το τόξο και πλέον είναι έτοιμο. €3 μου στοίχισαν τα υλικά και άλλα €4 για το νήμα. Ιδού το τελικό αποτέλεσμα:

8-9 Οκτωβρίου 2011

Μετά από έναν νέο έλεγχο της αγοράς αποφάσισα να μην φτιάξω το παραπάνω κύκλωμα παροχής ρεύματος και στην συνέχεια και το ξύλινο κουτάκι που θα τα περιείχε όλα αυτά μέσα γιατί βρήκα μια έτοιμη συσκευή που τα έχει όλα και είναι και πιο φθηνή (υπολογίζω πως αυτό που ήθελα να φτιάξω θα έφτανε τα €60) και είναι και compact, οπότε μπορεί να μεταφερθεί και λειτουργήσει με ασφάλεια. Ονομάζεται variac κι έχει μέγιστη ισχύ παροχής εναλλασσόμενου ρεύματος 1000VA (250V επί 4A) και το βρήκα στην τιμή των €38 από ένα τοπικό μαγαζί. Φέρει ασφάλεια και ροοστάτη από 0-max ενώ έχει και βολτόμετρο στην έξοδο. Η έξοδος είναι πρίζα τοίχου με γείωση.

Ενδεχομένως μελλοντικά να προσθέσω πάνω στο τόξο ένα ψηφιακό όργανο μέτρησης τάσης έντασης ρεύματος για να κρατάω στοιχεία ιστορικού περισσότερο.

Τώρα έπρεπε να βρω το κατάλληλο υλικό για να κόψω, δηλαδή το EPS που κάνει για φτερά μοντέλου. Κατά γενική ομολογία άλλων αερομοντελιστών κατασκευαστών φτερών θα πρέπει να χρησιμοποιήσω έναν τύπο EPS που να έχει πυκνότητα πάνω από 20 κιλά/κυβικό. Δυστυχώς όμως ο παρακάτω πίνακας που βρήκα από έναν παραγωγό EPS δεν δίνει τέτοια στοιχεία οπότε θα πάω ψάχνοντας ξεκινώντας από το EPS200 που είναι το πιο ανθεκτικό. 

15-16 Οκτωβρίου 2011

Ψάχνοντας το πρότυπο ΕΝ 13163:2001 και τον προκάτοχό του ΕΛΟΤ 450 που έδινε κάποιες προδιαγραφές για τα φελιζόλ, βρήκα τις σχέσεις EPS και πυκνότητας kg/m3, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα:

Μετά από αυτόν κατέληξα να ξεκινήσω με το EPS150 που αντιστοιχεί σε 25kg/m3 ή το EPS120 που αντιστοιχεί σε 22kg/m3 - όποιο βρω πιο εύκολα.

Με την ευκαιρία να παραθέσω και τα ειδικά βάρη για τα θερμομονωτικά υλικά της DOW:

STYROFOAM IB-SL-A = 35 Kg/m³

STYROFOAM SP-A = 35 Kg/m³

STYROFOAM LB-A = 35 Kg/m³

FLOORMATE 500-A = 38 Kg/m³

Μέχρι τότε αυτό το Σαββατο-Κύριακο ασχολήθηκα με την κατασκευή κι ενός δεύτερου σχηματισμού για κοπή φελιζολ, ένα σταθερό σύστημα κατακόρυφου θερμού νήματος που μένει ακίνητο και κινείται το προς κοπή φελιζόλ γύρω από αυτό. Θα μπορούσα να πω πως αντιστοιχεί στην κλασική "κορδέλα" των ξυλουργών κι έτσι θα το πω "θερμή κορδέλα" κι εγώ. 

Για να την φτιάξω χρησιμοποίησα ένα βαρύ και πλατύ κομμάτι από έναν πάγκο κουζίνας ως βάση στήριξης της όλης κατασκευής αλλά και ως μια πολύ καλή λεία πλατφόρμα κίνησης του φελιζόλ που θα κόβω κάθε φορά.

Για τον βραχίονα στήριξης του σύρματος χρησιμοποίησα τα ρετάλια από το τόξο που είχα φτιάξει νωρίτερα.

Παρατηρώντας τις φωτογραφίες που παραθέτω παρακάτω πιστεύω είναι εύκολο να αντιληφθεί κανείς το πως κατασκευάστηκε.

Επίσης έφτιαξα κι ένα "πριονάκι" φελιζόλ στην ίδια λογική με την "κορδέλα". Γι αυτό χρησιμοποίησα ως βάση το γνωστό πριονάκι που χρησιμοποιείται στην ξυλογλυπτική και στον μοντελισμό και το μετέτρεψα όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

19-20 Νοεμβρίου 2011

Σήμερα έκανα την πρώτη δοκιμαστική κοπή φτερού  με το "τόξο" μου με αδόκιμο τρόπο... Ελλείψει τραπεζιού ή πάγκου για να κάνω την κοπή σωστά με την χρήση της βαρύτητας και μη μπορώντας να περιμένω άλλο δοκίμασα να κάνω την κοπή τραβώντας το τόξο με μη-σταθερό ρυθμό...

Προφανώς κι όπως αναμενόταν το αποτέλεσμα δεν ήταν αυτό που πρέπει και το φτερό που προοριζόταν για το εκπαιδευτικό που κατασκευάζω τελικά θα καταλήξει ως αντικείμενο δοκιμής αντοχών του υλικού που χρησιμοποίησα - EPS80 αν το υπολόγισα σωστά.

Παραθέτω μερικές φωτογραφίες κι ένα video από την διαδικασία κοπής.

Έτοιμη η διάταξη για την πρώτη κοπή που αντί για την βαρύτητα το τόξο θα κινείται τραβώντας το με τα σχοινάκια που φαίνονται.

Η θερμοκρασία του νήματος ήταν σωστή. 20V στο variac 4Α για νήμα μήκους 140cm περίπου για EPS80.

Αν και κυλούσε ωραία το νήμα, έκανα παύσεις για να μαζέψω τα σχοινάκια στα χέρια μου ή για να βγάλω φωτογραφίες. Εξ ου και οι κυματισμοί στην κοπή... 

27 Δεκεμβρίου 2011

Σήμερα έκανα μια δεύτερη προσπάθεια κοπής φτερού χρησιμοποιώντας το ίδιο υλικό και αεροτομές με μόνη διαφορά πως χρησιμοποίησα τραπέζι και όχι πάτωμα.

Δυστυχώς όμως πάλι χωρίς την χρήση βαρύτητας αλλά με τράβηγμα με το χέρι των σχοινιών που φαίνονται στις παραπάνω φωτογραφίες.

Το φτερό βγήκε λίγο καλύτερο όχι όμως τόσο καλό για να το κρατήσω... όλα πλέον πήγαν στην ανακύκλωση. Και φυσικά εξαιτίας τους πενιχρού αποτελέσματος δεν τράβηξα και φωτογραφίες.

Παρατήρησα όμως πως το σύρμα παρά τα λάστιχα που βάζω δεν τεντώνει όσο θα έπρεπε. Ίσως είναι προτιμότερο το κόντιμα του νήματος στο ακριβές μήκους που χρειάζεται κάθε φορά και την χρήση δεματικών για το μέγιστο τέντωμα του νήματος που κανονικά πρέπει να βγάζει ήχο χορδής πριν την ρευματοδότηση... τόσο τεντωμένο πρέπει να είναι.

Επιπλέον παίζει μεγάλο ρόλο αφενός η είσοδος του νήματος κι αφετέρου η χωροθέτηση του νήματος πριν την είσοδο. Για την είσοδο ίσως να χρειάζεται η χρήση βοηθητικών αντικειμένων ως οδηγούς ή την προέκταση της αεροτομής και την αφαίρεση του επιπλέον υλικού αργότερα, μετά την κοπή του φτερού. Γενικότερα μάλλον θα ήταν καλή η χρήση οδηγών κίνησης του τόξου κάθετα ως προς το υλικό.

Επίσης παρατήρησα πως αν οι αεροτομές δεν είναι εντελώς παράλληλα τοποθετημένες στα σόκορα του υλικού προς κοπή δεν βοηθάει καθόλου.

Μένει λοιπόν να πειραματιστώ κι άλλο πριν πω πως κατάφερα να κόψω ένα καλό φτερό. Δηλαδή πάλι για οδηγούς μιλάμε...

Ίσως για αυτό μετά από λίγο καιρό όλοι πάνε σε CNC συσκευή κοπής.



23 Νοεμβρίου 2013

Τελικά βρήκα κάτι οδηγούς από βαριά συρταριέρα και τους τοποθέτησα μόνιμα στον πάγκο μου. Πλέον το νήμα θα μπορεί να τεντώνει πραγματικά - στα όρια του να κοπεί από την τάνυση, αφού το νήμα θα μπορεί να τεντώνεται μετά την τροφοδοσία με ρεύμα! Επιπλέον θα έχω ένα μέγιστο άνοιγμα 1,2m που πλέον είναι υπεραρκετό για φτερά. Επίσης να πω πως το πλάτος του φτερού, δηλαδή το μήκος της χορδής μπορεί να είναι έως και 50cm πλέον. Σε συνδυασμό με την καλύτερη τάνυση πιστεύω πως είναι καλύτερα. Το τόξο που είχα φτιάξει παραγκωνίστηκε, αν και στο ενδιάμεσο είχα φτιάξει ένα μικρότερο και ελαφρύτερο. Κάπου θα χρησιμοποιηθεί και αυτό - το δεύτερο. Μένουν να γίνουν δοκιμές τώρα.