Mikromodell (Modellbau)

Mikromodell werden sehr kleine, meist unter 50 cm lange und sehr leichte Modelle genannt, die trotz der geringen Größe funktionstüchtig (häufig ferngesteuert) sind.

Definition

Eine genaue Definition des Begriffes ist nicht möglich.

Mikromodelle werden durch ihren geringen Platzbedarf beim Betreiben gern in Wohnräumen eingesetzt, deshalb ist folgende Abgrenzung sinnvoll:

• Flugmodelle, die in kleinen Hallen, zum Teil auch in einem Wohnzimmer fliegen können.
• Automodelle, die in eine Hand passen, bei denen es somit schon möglich ist, auf einem Tisch zu fahren.
• Schiffsmodelle, die in einem Handwaschbecken schwimmen. Eine Badewanne oder ein kleines Biotop eignen sich schon als Fahrwasser.

Geschichte

Flugmodelle

Mikroflugmodelle mit Gummimotor gibt es seit der Erfindung von Alphonse Pénaud (seit 1871). Als die ersten Modellbauhersteller um 1930 aufkamen, waren solche Flieger bereits im Programm.

Ultraleichte Saalflieger kamen auch etwa 1990 auf, wobei mit Gasmotoren, getrieben durch Treibgaspatronen für Schlagsahne, gute Ergebnisse erzielt wurden. Diese Modelle mussten allerdings lange ohne Fernsteuerung auskommen, da diese zu schwer gewesen wäre.

Die entsprechend leichte Elektronik folgte ca. 1995 mit Empfängern unter 10 Gramm (allerdings meist mit eingeschränkter Reichweite) und Servos unter 10 Gramm.

Das Zusammenspiel aus immer leichteren Fernsteuerkomponenten, neuen, automatisiert verarbeitbaren Materialien (Polystyrol, Depron) und neuen Akkutechnologien (Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhydrid-, Lithium-Ionen-, Lithium-Polymer-Akkumulator) machte kleine und leichte Flugmodelle (z. B. Shock Flyer) für immer mehr Käufer attraktiv, die dafür auch entsprechend höhere Preise bezahlten. Die Industrie honorierte das steigende Interesse mit immer leichteren Produkten.

Nun konnten die Käufer endlich beide Vorteile haben: geringe Lärmbelastung und einfache Handhabung der elektrischen Antriebe und ansprechende Flugleistungen, die vorher großen Modellen mit Verbrennungsmotoren vorbehalten waren. Zudem sind die kleinen Modelle handlicher und durch die geringere beschleunigte Masse weniger gefährlich und weniger bruchempfindlich. Aber auch der rotierende Propeller eines Kleinmodells kann immer noch tiefe Schnittwunden verursachen.

Automobilmodelle

Am Anfang waren wohl die Zwirnspulenautos mit verdrilltem Gummiband angetrieben.

Ab etwa 1990 gab es funkferngesteuerte Lastkraftwagen im Maßstab 1:87 (Nenngröße H0). Diese wurden mit Servomotoren angetrieben und sogar vereinzelt fertig gebaut angeboten. Als Batterien dienten wiederaufladbare Knopfzellen. Größere Modelle boten damals schon alles, was für einen Massenmarkt notwendig war: kompakte Größe, ansprechende Fahrleistungen, einfache Handhabung. Eine weitere Möglichkeit ist der Einbau einer Funkfernsteuerung in die Modellfahrzeuge. Wegen des höheren Platzbedarfs war dies anfangs nur bei großen Modellen möglich (Spezialisten haben aber auch schon H0-PKW-Modelle – auch Smart-Modelle – umgebaut). Anfänger benutzen hierbei gerne Antrieb und Lenkachse aus dem Faller Car-System und ersetzen „nur“ den „Lenkmagneten“ durch einen Servomotor.

In Deutschland hat sich für Mikromodelle in 1/87 auch die Bezeichnung Table Top Truck Trial (kurz TTTT) eingebürgert.

Speziell der besonders handliche Maßstab 1:28 (Im Automodellbereich 1:32, korrespondierend mit der Nenngröße 1) ist seit 2000 stark wachsend mit einer Vielzahl von Fertigmodellen (Siku).

Schiffsmodelle

Micromodell mit 100 Gramm Gesamtgewicht in Gleitfahrt

Die ersten kleinen Modelle gab es sicherlich bei den Schiffsmodellen, anfangs waren diese noch mit Federantrieb und mechanischer Ablaufsteuerung (Ruder) ausgestattet. Das gab es schon um 1930. Mit Fernsteuerung ging es mit kleinen Modellen um 1970 mit mäßigen Fahrleistungen (Verdrängerfahrt) los. Fertigmodelle gab es bald danach in jedem Spielwarenhandel zu kaufen. Kleine Modelle mit hohen Leistungen (Gleitfahrt) gab es erst mit der Miniaturisierung der Bauteile 1995, jedoch selten als Fertigmodelle und wenn, dann eher Powerboote ohne konkretes Vorbild. Seit etwa 2000 steigt die Anzahl der Fertigmodelle im Spielwaren- und Modellbauhandel, und es gibt auch schon maßstabsgetreue Gleitboote wie Yachten oder Off-Shore-Rennboote. Durch die hauptsächlich für den Flugmodellbau entwickelten, besonders kleinen und leichten Fernsteuer- und Antriebstechnologien, ist im Gebiet des Micro-Bootsmodellbaus für die Zukunft allerdings einiges zu erwarten.

Technische und physikalische Voraussetzungen

Bei Flug- und Schiffsmodellen ist vor allem das Gewicht das Wesentliche, bei Automodellen ist es eher die Größe der Bauteile, aber kleinere Bauteile sind auch leichter.

Akkutechnologien

• Blei: 30–50 Wh/kg
• Nickel-Cadmium: 40–60 Wh/kg
• Nickel-Metallhydrid: 60–80 Wh/kg
• Lithium-Polymer: 150 Wh/kg

Die zurzeit im Verhältnis zu ihren Gewicht leistungsfähigste und teuerste Akkutechnologie sind die Lithium-Polymer-Akkus. Diese werden im Gegensatz zu Nickel-Akkus mit Konstantspannung und Strombegrenzung geladen, ähnlich wie Bleiakkus. Die Ladeschluss-Spannung ist bei Lithium-Akkus aber kritischer.

Motortechnologien

Elektromotoren im Größenvergleich

• Motoren mit Bürsten und Kollektor:
  • Kleinstmotoren Draht/Blechbürsten
  • Motoren mit gefederten Kohlen
  • Glockenankermotoren
• Brushless (bürstenlose) Motoren
  • Außenläufer (kupferbewickelter Stator fest, Glocke rotiert um Stator)
  • Innenläufer (mehrpolig magnetisierter Rotor dreht innerhalb)
• Schrittmotoren

Die Kleinstmotoren mit Blechbürsten sind mit Abstand die billigsten (z. B. 17 g, 3 V um 2,50 Euro) sind aber in der Belastung stark begrenzt (max. ca. 2 A). Werden aber häufig in Ultralight Fertigmodellen eingesetzt. Weiterer Nachteil ist die begrenzte Lebensdauer auch bei mäßiger Belastung. Bei starker Belastung halten sie wenige Stunden. Es gibt sie bis zu 0,5 Gramm leicht!

Leistungsstärker und langlebiger sind Motoren mit gefederten Kohlen, sie sind i. d. R. deutlich teurer und nicht beliebig klein erhältlich.

Extrem belastbar und langlebig sind bürstenlose Motoren („Brushless“, „BL“). Diese benötigen einen speziellen, elektronischen Regler, der das Drehfeld erzeugt. Die kleinsten Serienmotoren haben derzeit ein Gewicht von ca. 3 Gramm. Es ist mit überschaubarem Aufwand möglich, den Motor eines optischen Laufwerkes zu einem billigen, kleinen Brushlessmotor umzubauen (Beispiele dazu: Schnurzz, Chipsledde, …), auch Statoren aus anderen Laufwerken wie Streamern (z. B. Ditto), Diskettenlaufwerken und Festplatten (eher selten brauchbar) eignen sich ebenfalls oft zum Umbau.

Auch hier macht sich die zunehmende Miniaturisierung der Mobiltelefone positiv bemerkbar. Die Motoren, welche den Vibrationsalarm der immer flacher werdenden Smartphone antreibt, mussten immer kleiner werden.

Fernsteuertechnologien

5-Kanalempfänger mit 3,5 Gramm und 500 m Reichweite.

Es gibt Empfänger deutlich unter 1 Gramm Gewicht, Proportional-Servos unter 2 Gramm und Aktuatoren (elektromagnetische Stellgeräte) unter 0,5 Gramm, Fahrtregler ab 0,5 Gramm. Verständlicherweise gibt es starke Einschränkungen in der Belastbarkeit. Durch die naturgemäß geringen Kräfte, Massen, Leistungen und Hebelarme ist das aber in den meisten Fällen kein Problem. (Ein 0,5 Gramm „schwerer“ Motor braucht z. B. nie die 0,5 A die ein 0,5 Gramm Motorsegler liefern kann – die mikroskopisch kleinen Blechbürsten wären überlastet.)

Physikalische Grenzprobleme

Die Medien Luft und Wasser, in denen Modelle bewegt werden, ändern ihre physikalischen Eigenschaften nicht mit dem Maßstab des Modells. Deshalb schäumt das Wasser nicht genauso wie beim Original und Luftschrauben verlieren mit zunehmender Verkleinerung rapide an Wirkungsgrad, Tragflächen erzeugen im Verhältnis zu ihrer Größe immer weniger Auftrieb. Deshalb haben Slowflyer häufig im Vergleich mit dem Vorbild riesige Propeller und müssen eine sehr geringe Tragflächenbelastung haben. Eine maßstäblich genau umgerechnete und auf das Modell übertragene Tragflächenbelastung würde zu Fluguntauglichkeit führen.

Das Flächen-/Gewichtsverhältnis verschiebt sich beim Verkleinern des Maßstabes, was bei Schiffsmodellen dazu führt, dass die Ruderfläche üblicherweise vergrößert werden muss und das Volumen (Gewicht) des Modells schneller kleiner wird als die zu erstellende Rumpffläche. Bei Flugmodellen ist die Tragflügelfläche in der zweiten Potenz mit dem Maßstab gekoppelt. 1/2 Größe bedeutet 1/4 Fläche.

Weblinks

• IG Mikromodell
• mikromodell.eu Private Website mit Tipps
• Saalflugmodell-Seite