Das Wettringer Modellbauforum

Ein herzliches Willkommen an alle Modellbauer der etwas ambitionierteren Spezies...


Soweit der vermutlich erste Gedanke der meisten von Euch, die in diesem Thread reinschnuppern. Aber zu Unrecht, glaubt mir!

Das Internet wimmelt von Schwachmaten, die sich in diversen Foren tummeln und dort ihre Pyromanen-Gene mit größtenteils wahnwitzigen Basteleien ausleben. Irgendwo zwischen Hobby-Taliban und Hollywood-Bömbchenbauer. Immherin gibt es Dank dessen wunderschöne Feuerwehrfahrzeuge und damit auch traumhafte Feuerwehrmodelle, die dieses Forum bereichern.
Doch verständlicherweise assoziert nun jeder Leser einen Thread über Pyrotechnik mit unmittelbarer Nähe zur Geisteskrankheit. Aus genau diesem Grund zunächst die unmissverständliche Klarstellung:

Motivation:
Bereits als kleiner Bub war ich begeistert, wann immer ich Modelle mit Sonderfunktionen sah. Speziell das ferngesteuerte Anzünden von Feuer mit dem nachfolgenden Löschen über Graupner Löschkreuzer des Typs Weser faszinierte mich. Später kamen dann bei Flugshows Effekte an Jets hinzu und vieles Vergleichbare.
Beim Studium der zahllosen Veröffentlichungen im Netz stieß ich jedoch immer wieder auf eine schockierende Intensität von Schwachsinn. So ähnlich, als wenn jemand auf einem Bindfaden versucht den Grand Canyon zu überqueren.
Da ich mich viele Berufsjahre mit der Entwicklung sicherheitskritischer Systeme für Luftfahrt und Automotive beschäftigt habe, reifte der Wunsch eine Lösung zu realisieren, die gleichermaßen einfach, sicher, günstig und verlässlich alle typischen Spezialeffekte im Modellbau abdeckt. Hierbei ist es völlig gleich, ob es sich um Schiffs-, Flug- Auto- oder Bahnmodellbau handelt.

Ziel:
Ziel des Projektes ist die Selektion und Entwicklung von Komponenten, die auf Knopfdruck per Kabel- oder Funkfernsteuerung erlauben Feuer zu erzeugen oder pyrotechnische Effekte zu starten.

Stand:
Das Projekt läuft bei mir schon eine ganze Weile nebenbei. Mittlerweile bin ich mit dem komplexesten Teil, einem 16-Kanal-Zündmodul in Miniaturform, arg weit. Nun geht es aber erst einmal zurück zu den erforderlichen Basics, um überhaupt einmal verlässlich und reproduzierbar irgendetwas zum Brennen oder Zünden zu bringen.
Und damit beginnt die Fleißarbeit der Dokumentation für Euch.

Ich hoffe mit diesem Thema das Forum um eine weitere verrückte Aktivität erweitern zu können, die Euch Spaß macht und mit dem erforderlichen Verantwortungsbewusstsein nebst Vorsicht betrachtet wird.

Gruß,
Johannes

Seid gegrüßt zum inhaltlichen Anfang der Story.

Grundlagen zur Zündung:

Vor Tausenden von Jahren machte sich der Mensch das Feuer zueigen. Dennoch fällt es uns auch heute noch unverändert schwer aus der Ferne irgendwo ein Modellbau-Feuerchen zu entfachen oder ein paar Funken strahlen zu lassen.

Was machen die Profis?
In der professionellen Pyrotechnik verwendet man sogenannte Brückenzünder. Dies sind kleine Zündperlen, die bei einem definierten Stromfluss die umgebende Ladung verlässlich zünden.

Solch ein Brückenzünder besteht aus einem in mehreren Schichten ummantelten Draht. Brennt der Draht durch bzw. beginnt er zu glühen, so entfacht er die leicht brennbare innere Lage. Diese wiederum zündet die äußere, energetisch deutlich stärkere Ladung. Zum Schutz gegen Umgebungseinflüsse ist die Perle meist noch mit einem Lack überzogen.
Der Vorteil dieser Brückenzünder liegt in der definierten und verlässlichen Handhabung entsprechend jeweiliger Zünder-Klasse bzw. Datenblatt.
Die Nachteile für den Modellbauer: schwer beschaffbar, nicht gerade billig und vom Grundkonzept ein Opferteil, welches man durch die einmalige Funktion zerstört.

Jugend forscht:
Die eigene Zielsetzung ist zunächst einmal eine Lösung zu finden, um zerstörungsfrei wiederholbar in einem Modell ein Feuer entfachen zu können.
Also habe ich mir als erstes verschiedene Widerstandsdrähte besorgt:

Beim ersten handelt es sich um Konstantan, einem Widerstandsdraht, der in der Elektronik gerne zum Aufbau selbst gewickelter Leistungswiderstände genutzt wird. Gemäß Angabe 0,35 mm Durchmesser:

Das zweite ist ebenfalls Konstantan, allerdings mit 0,5 mm Durchmesser:

Zu guter letzt dann noch etwas Gescheites, eine Nickel-Chrom-Nickel-Legierung, die gemeinhin unter dem Produktnamen ISOCHROM vertrieben wird. Auch hier 0,35 mm Durchmesser. Diese Art von Draht wird sehr häufig für Styroporschneidebögen verwandt:

Versuchsaufbau:
Zu klären gelten die Fragen:
a) Kann ich durch Strom den Draht sauber und reproduzierbar zum Glühen bringen?
b) Wie viel Strom wird benötigt?
c) Kann ich mit dem glühenden Draht eni Feuer entfachen?
d) Wird der Draht bei Entfachen eines Feuers zerstört?

Für den Testaufbau findet ein leistungsstarkes, regelbares Netzteil sowie ein Temperaturmessgerät mit K-Type Temperaturfühler Verwendung:

Für alle Nicht-Elektroniker unter Euch: Es ist völlig Schnuppe wie viel Spannung wir an den Draht anlegen, da wir den Strom ausregeln. Nur der Strom bestimmt zusammen mit dem Widerstandswert des Drahtes die im Draht in Wärme umgesetzte Leistung.
In den einzelnen Versuchen habe ich jeweils ein Stückchen Testdraht um zwei dicke Kupferleitungen gewickelt. Gemessen wurde dann jeweils die Temperatur in der Testdrahtmitte:
Hier nochmals im Detail der Aufbau:

Und tatsächlich: mit steigender Stromhöhe erwärmt sich der Draht und beginnt ab einem bestimmten Wert zu glühen:

Da der zuerst verwendete Temperaturfühler viel zu viel Eigenmasse hatte, die das Draht-Glühen massiv beeinflusste, habe ich auf einen minimalen Fühlerkopf gewechselt:

Auch hier noch einmal eine Nahaufnahme:

Jetzt ist dummerweise Drahtwärme oder gar optisches Glühen das eine - eine richtige Zündfunktion aber das andere.
Also ist nichts aussagekräftiger als die Prüfung mit einem Streichholzkopf mit der Klärung, ob dieser sich entzündet:

Siehe da - ab einem bestimmten Stromwert im Draht entzündet sich das Streichholz:

Freilich: es ist noch viel toller! Jeder, der schon mal ein Streichholz angezündet hat, weiß, dass dieses zu Beginn wirklich zündet und nicht einfach nur zu brennen beginnt. Genau dieser Effekt stellt sich auch beim Zünden am Heißdraht ein. Eine wichtige Erkenntnis für später...

Was haben wir gelernt?:
Die durchgeführten Tests führten in Summe zu folgenden Erkenntnissen:

• Der Konstantan-Draht ist Käse! Einmal nervt die aufgebrachte Isolationsschicht, die zunächst heruntergekratzt werden muss. Zum anderen stinkt der Draht aufgrund der Lackreste bei Erhitzung. Als Letztes ist die vom Draht schadenfrei erzielbare Maximaltemperatur viel zu tief. Bei richtigem Glühen nimmt der Draht bei Umgebungsluft Schaden.
  
• Der NiCrNi-Draht verhält sich prächtig. Sauberes Glühen ohne Beschädigung (nach Datenblatt bis zu 1200 °C möglich).
  
• Bei 0,35 mm Durchmesser benötigt der NiCrNi-Draht etwa 3 Ampere Strom für sichtbares Glühen. Bei 4 Ampere ist ein hellrotes Glühen vorhanden.
  
• Bei 3 Ampere ist ein Streichholzkopf sicher entflammbar. Der Draht nimmt dabei keinen Schaden, auch wenn ein paar Rückstände vom Abbrand anhaften.
  
• Ab 2 Ampere war es möglich den Streichholzkopf zu entzünden. Hierbei ist optisch noch kein Glühen zu sehen.

Dummerweise stand mir kein dünnerer NiCrNi-Draht zur Verfügung. Ich habe also mal begonnen den Draht klassisch zu strecken (feste an den Enden ziehen), um den Querschnitt zu verjüngen. Mein Ziel ist bei maximal 1 Ampere auf verlässliches Glühen zu kommen.
Später sollen dann noch Tests mit durchbrennenden Leiterbahnen und durchbrennenden SMD-Widerständen hinzukommen. Alles Beschrieben dient praktisch als Grundlage für den späteren Aufbau von Zündern.

Ich hoffe es macht Euch ein wenig Spaß zuzuschauen,

bis bald,
Johannes

Hallo an alle Neugierigen,

weiter gehts im heimischen Labor. Ziel für heute: wir wollen elektrisch ein Feuer entfachen. Klingt ziemlich simpel.
Niemals freilich hätte ich gedacht, dass es doch so aufwändig ist aus elektrischem Strom kontrolliert ein Feuerchen zu zaubern.
Hier ein Überblick zu den Rückschlägen und Fortschritten:

Materialvorbereitung:
Zunächst einml habe ich mir ein paar Materialien aus dem Hausgebrauch vorbereitet - rein auf Vermutungen basierend, um ein paar Tests durchzuführen.
Als erstes einmal ein Päckchen Streichhölzer zerlegt, zur Gewinnung der Zündmischung. Das geht recht einfach, indem man mit einer flachen Spitzzange die Köpfe zerquetscht:

Die resultierenden Späne habe ich dann in einem kleinen Mörser, Werbegeschenk der örtlichen Apotheke, zu Staub zermahlen:

Als nächstes wurde ein Stück Grillanzünder zerlegt. Hierfür eignet sich prima eine zwischen den Fingern geführte Cutterklinge:

Aus den Spänen wurde dann ebenfalls im Mörser feines Brennspiritusmehl:

Nun kam ein China-Böller als Sylvester-Überbleibsel dran. Aufgeschnitten und die Innereien säunerlich rausgepuhlt.
Versuch macht kluch - um es vorweg zu nehmen: dieses Spektakel kann man sich sparen! Beinahe 90% (das ganze braune Pulver) ist nichts anderes als Tonerde zum Auffüllen des Böllers. Einzig die geringen schwarzen Spuren sind Schwarzpulver, welches aber kaum sauber vom Rest zu trennen ist:

In Erwartung einer späteren kleinen Flamme habe ich dann rasch eine Aufnahme für den Glühdraht gefertigt. Ganz bewusst ist hierbei der Glühdraht um dicke Kupferdrähte gewickelt, damit nur definiert das freie Ende zum Glühen kommt:

Wie man sieht funktioniert das auch ganz ordentlich. Allerdings erfordert die gute Wärmeableitung über die Kupferdrähte eine Erhöhung des Stroms im NiCrNi-Draht auf gute 4 Ampere:

Versuch 1: Einfach mal den Glühdraht in eine kleine Menge Brennspiritus getaucht und den Strom sukzessive erhöht:

Wie eigentlich erwartet bringt das schon mal überhaupt nichts. Einerseits kühlt der Spiritus den Draht bestens, womit der Strom noch höher geregelt werden muss. Andererseits entwickeeln sich am erhitzten Draht kleine Kochbläschen, ohne den Spiritus zu entflammen:

Versuch 2: Nun habe ich den Glühfaden unter einem kleinen Häufchen Trockenspirtus-Pulver begraben.

Strom anschalten und - wunderbar: es fängt an zu qualmen:

Doch oh weh - außer Qualm und Gestank passiert nicht wirklch etwas. Zumindest entsteht keine Flamme. Am Ende bruzelt der Glühfaden das ihn direkt umgebende Material weg und liegt schlussendlich im Freien:

Versuch 3: Den Glühdraht habe ich mit etwas Gel-Sekundenkleber versehen und dann in kleinen Schichten das Pulver von den Streichholzköpfen aufgebracht. Meine Fertigungsprozesse weisen dabei noch gehörig Optimierungspotenzial auf:

Schlussendlich entsteht etwas, was so ähnlich wie ein Streichholzkopf aussieht. Nur steckt halt im Inneren ein Glühdraht statt einem Hölzchen:

Dieses Draht-Streichholz wurde erneut in einem Häufchen Spiritus-Pulver versenkt:

Wiederum den Strom angeschaltet und begeistert ein sofort entstehendes Rauchwölkchen gefeiert:

Doch wie auch schon bei Versuch 2 ergab sich keine Flamme. Wiederum brät der Glühdraht sein direktes Umfeld nieder, ohne ein Feuer zu entfachen. Käse!

Versuch 4: Bereits leicht angeschissen folgte jetzt die Radikallösung. Das Trockenspirituspulver mit einer kleinen Menge Zündholzkopf-Pulver vermengt und den nackten Glückdraht darin versenkt:

Wasser marsch - pardong: Strom an - und: noch mehr Qualm als zuvor:

Ein klein wenig Geduld und juhuu: es beginnt zu bruzeln! Die Streichholzkopfpulverspuren führen zu einer Art Lawineneffekt:

Jawoll! Fantastisch: Da ist sie: eine saubere Flamme, elektrisch ausgelöst:

Natürlich ist alles hier Gezeigte extrem rudimentär. Ich könnte mir auch ein wenig Schwefel nebst Kaliumpersulfat besorgen und das Ganze als Hobby-Chemiker hochziehen. Absichtlich aber möchte ich wirklich in Ruhe von der Picke auf selber die Grundlagen ermitteln, um am Ende auch ein Gefühl für die jeweiligen praktischen Vor- und Nachteile aller Lösungsansätze zu erhalten.

Ihr könnt übrigens gerne auch Hinweise oder Verbesserungsvorschläge platzieren, wenn Ihr hilfreiche Ideen habt.

Machts gut und einen schönen Wochenstart,
Johannes

Hallo Olli,

bekanntermaßen gilt ja mein Fabel dem RC-Mikromodellbau und dort vornehmlich mechatronischen Finessen.
Ein klares Ziel gibt es nicht - eher eine Vision:
Die Basteleien bzw. Untersuchungen sollen am Ende zu zwei Lösungen führen:

a) Ich möchte in einer absolut sicheren Form mit einfachster Handhabung auf einem Modell (Modellboot) kontrolliert ein Feuer entfachen können. Da wir 4 kleine Kids haben, die vor der Tür im Sommer auf dem Pool mit RC-Böötchen rumfahren, können sie dann echte Löschmannöver durchführen. Dafür wird es dann ein Schmuddelboot mit Blechwanne auf dem Deck geben. In der Blechwanne soll ein Brennstoff vergleichbar Trockenspiritus liegen.

b) Als zweites träume ich davon so etwas wie Miniatur-Feuerwerke realisieren zu können, die beispielsweise auf Modellbahnanlagen oder auf Kreuzfahrschiffen entzündet werden.

Mit vollen Hosen, sprich gehörig Power, ähnliche Resultate zu erzielen ist sicherlich nicht allzu schwer. Mein Ziel ist es halt am Ende die Lösung mit einem winzigen Akku abzubilden.

Wie auf den Bildern zu erkennen, handelt es sich bei mir um extrem kleine Mengen an Material. Die großen Fotos und der Kamerawinkel lassen die Dinge schlimmer aussehen, als sie in Wirklichkeit sind. Die gezeigte Flamme beispielsweise entspricht der eines Teelichts. Ich hoffe es kommt im Bericht deutlich rüber, dass ich das gesamte Spektakel mit reichlich Sorgfalt und Vorsicht betreibe. Ich habe auch lange überlegt, ob ich überhaupt darüber berichten soll, da mir klar ist, dass in dieser Richtung reichlich viel Schindluder getrieben wird.

Falls Du noch gute Erfahrungen hast, dann teil sie doch bitte mit. Würde mir sehr helfen.

Gruß,
Johannes

Hallo zusammen,

@ Clemi:
mit einem breiten Grinsen las ich Deinen Eintrag - natürlich habe auch ich mir bei den letzten zwei Sylversterperioden reichlich Effekt-Feuerwerksteile besorgt und auf Lager gelegt. Dies Zeug kommt halt dran, wenn es um die echten pyrotechnischen Effekte geht. Für die Basics möchte ich nach Möglichkit bewusst nur Materialien nehmen, die übers ganze Jahr hinweg einfach zu beschaffen und vor allem weniger gefährlich sind.
Heißt: ich will nicht einmalig Schwarzpulver o. äh. heruspopeln damit ich ein paar Unikate aufbauen kann, sondern etwas hinbekommen, was ohne derartige Stoffe auskommt.
Im stillen Kämmerlein habe ich als erstes mal eine Mini-Böller-Zündschnur um den Glühdraht gelegt - das klappte hervorragend. Aber darüber würde ich hier nie berichten, da es zu sehr in die Ecke "Freak" fällt.

@ Werner:
Danke für Deinen Hinweis! Ist ja auch absolut logisch, insbesondere, wenn man beruflich sein Geld mit der Entwicklung von Fahrzeugen verdient, die auf dem Prinzipp des Verbrennens von Benzin-Luft-Gemischen basieren...
Meine Schwierigkeit: die brennbare Materie soll später in einer komplett offenen Mini-Blechwanne abgelegt werden - halt so, wie ein Stückchen Trockenspiritus.
Alle Flüssigkeiten, die selber zum Vergasen neigen, würden viel zu schnell an der frischen Luft verfliegen.
Aber vielleicht hast Du ja noch ganz konkrete Vorschläge für nicht-flüchtige Stoffe mit geringer Entflammtemperatur?

Gruß,
Johannes

Hallo Jörg,

bislang dachte ich, dass Esbit nichts anderes ist als teuer im Umfeld Dampfmaschinchen verkaufte Grillanzünder. Möglicherweise liege ich da aber falsch.
Ich werde mal schauen, ob ich irgendwo solche weißen Würfelchen auftreiben kann und wiederhole den Versuch mit zerriebenem Pulver.

Mein nächstes Vorhaben ist allerdings den Heißleiter massiv auszudünnen (evtl. erhitzt strecken), dann eine Miniatur-Wendel zu formen, diese mit einem in Wachs getränkten Wattestreifen zu hüllen, welcher wiederum mit Streichholzkopfpulver versetzt wird. Das Ganze dann umnantelt von einer zweiten Lage Esbit (oder Grillanzünder) - um so am Ende ein sauberes elektrisches Streichholz zu erhalten.
Wir warten sehnsüchtig aufs kommende Wochenende...

Gruß,
Johannes

Hallo mal wieder,

wie eingangs in diesem Thread beschrieben, wird ja dieses Projekt sozusagen von hinten durch die Brust ins Auge aufgezäumt. Sprich: Eigentlich bin ich schon viel, viel weiter. Über die letzten Wochen entstand der komplette Entwurf für eine Miniatur-Elektronik, welche es gestatten soll 16 Kanäle einzeln ferngesteuert zu zünden. All dies wird irgendwann hoffentlich hier im Bericht dokumentiert. Als kleinen Vorgeschmack liefere ich Euch aber schon mal ein Bildchen der resultierenden Leiterplatte. Diese lasse ich jetzt erst einmal fertigen:

Auf einer gerade einmal 38,1 mm x 34,3 mm großen Platine sitzen sage und schreibe 212 Bauteile. Wenn das alles so klappt, wie ich es mir vorstelle, dann steht einem umfassenden Miniaturfeuerwerk in Mikromodellen nichts mehr im Wege. Bis dahin gilt es aber noch fleißig Software zu schreiben und vor allem die Basics, also die hier beschriebenen Zünd-/Feuerverfahren in den Griff zu bekommen.

Seid also mal gespannt und drückt feste die Daumen, dass alles klappt.

Gruß,
Johannes

Hallo zusammen,

vor lauter Arbeit kommt man zu gar nichts mehr - sprich: alle Modellbauaktivitäten rutschen immer nach hinten durch. Ätzend!
Zwischenzeitlich habe ich aber zwei neue Drähte bekommen, so dass ich nun die Glühversuche wiederholen konnte. Mein Hauptziel ist ja mit der erforderlichen Stromstärke auf eine Größenordnung von maximal 1 Ampere runterzukommen, damit die Entflammung / Zündung auch in kleinsten Modellen mit demgemäß sehr klein bauenden Elektronikkomponenten realisiert werden kann.
Die bisherigen Erprobungen beschränkten sich auf vergleichsweise dicke Drähte mit 0,35 mm und 0,5 mm Durchmesser. Nun heißt es abspecken:

Draht Variante 1:
Kanthal DSD von Krupp-VDM
Temperaturbeständigkeit: 1150 °C
Durchmesser: 0,09 mm
Widerstand: 210 Ohm/m

Ergebnis: Das sichtbare Glühen beginnt bei 0,8 A Stromfluss. Bei 1,0 A erreicht man ein starkes hellrotes Glühen.

Draht Variante 2:
Aluchrom I gebläut
Temperaturbeständigkeit: 1150 °C
Durchmesser: 0,15 mm
Widerstand: 78,711 Ohm/m

Ergebnis: Das sichtbare Glühen beginnt bei 1,1 A Stromfluss. Bei 1,5 A erreicht man ein starkes hellrotes Glühen.

Fazit:
Insbesondere mit dem arg dünnen 0,09 mm Draht scheine ich das Ziel erreichen zu können - Glühen und damit Feuer entfachen bzw. Zünden bei 1 Ampere Stromstärke. Dieses passt zu den Treiberstufen auf der bereits designten Leiterplatte.

Übrigens: ich habe inzwischen ein paar Prototypen-Leiterplatten zur Fertigung in Auftrag gegeben. In wenigen Wochen kann ich dann mit dem Aufbau und der Softwareerstellung beginnen.
In der Zwischenzeit müssen nun die elektrischen Anzünder soweit reifen, sprich "industrialisiert werden", dass ich verlässlich die angestrebten Effekte steuern kann.

Ach ja - ich bekam vom Hersteller ISA-CHROM zugesagt eine Probe des Nickel-Chrom-Nickel-Drahtes in 0,14 mm Stärke zu erhalten. Das ist dann natürlich auch noch ein interessanter Vertreter.
Noch ausstehend sind Lötversuche. Für die spätere Fertigung der elektrischen Zünder ist es enorm hilfreich, wenn sich der Draht löten ließe.
Somit die Bitte noch ein wenig Geduld zu haben - es geht hier auf jeden Fall weiter.

Viele Grüße,
Johannes

Hallo zusammen,

heute einmal ein kleiner Ausblick auf das, was da vielleicht eines Tages so kommen mag:
Die ersten Prototyp-Leiterplatten sind eingetroffen. Diese werden, so denn alles am Ende funktioniert, erlauben ferngesteuert im Modell bis zu 16 Pyroeffekte zu zünden. Damit das Ganze auch mit ausreichender Sicherheit abläuft, findet arg viel Elektronik Verwendung.
Die Platine ist gerade einmal so groß wie ein dicker Daumen - dennoch trägt sie sage und schreibe 212 Bauteile. Diese gilt es nun mit Engelsgeduld auf beiden Seiten aufzulöten. Ich denke ich werde sicherheitshalber in der Stückliste noch eine Flasche Baldrian als Pflichtmaterial ergänzen.

Demnächst dann hoffentlich etwas mehr an dieser Stelle.

Viele Grüße,
Johannes