Grundlagenuntersuchungen zur Entwicklung von Leichtbauverbunden mit Wabenkern
Projektleiter: Dr. Thomas Reußmann
Projektnummer: TMWAT, 2011 FGR 0099
Laufzeit: 01.01.2012 – 31.12.2014
Aufgabenstellung
Das Ziel des Forschungsprojektes war die Herstellung und systematische Untersuchung von faserverstärkten Sandwichmaterialien mit Wabenkern. Dazu sollten Deckschichtmaterialien aus Naturfasern und Recycling-Carbonfasern mit industriell verfügbaren Vliesbildungsverfahren preiswert hergestellt werden. Als Matrixmaterial wurden Thermoplaste (PP) und Duroplaste (PUR-Harz) untersucht. Neben Grundlagenuntersuchungen zur Anbindung verschiedener Deckschichtmaterialien an den Wabenkern sollten die Eigenschaften unterschiedlicher Sandwich-Aufbauten bestimmt werden. Theoretische Grundlagen wurden mit gemessenen Ergebnissen verglichen.
Ergebnisse
Duroplastische Sandwich-Strukturen mit Recycling-Carbonfasern besitzen die höchsten Biege-Steifigkeitswerte und liegen damit über den industriell etablierten Aufbauten mit Glasfaserverstärkung. Generell zeigen thermoplastische Sandwich-Aufbauten etwas niedrigere Steifigkeiten als duroplastische Varianten, besitzen allerdings ein besseres Recyclingpotenzial.
Die Sandwichtheorie ist für Aufbauten mit faserverstärkten Deckschichten anwendbar und kann zur Dimensionierung von Bauteilen genutzt werden. Neben der Sandwichhöhe kann die Biege-Steifigkeit von Sandwich-Strukturen über die Art und Flächenmasse der Verstärkungsfasern gezielt eingestellt werden.
Anwendung
Sandwich-Strukturen sind bei geringem Gewicht sehr biege- und beulsteif. Sie eignen sich insbesondere für den Einsatz in bewegten Teilen, bei denen die Leichtbauweise in der Nutzungsphase zu einem niedrigeren Energiebedarf führt. Daher findet man heute neben dem klassischen Gebiet der Luft- und Raumfahrt auch vielfältige Anwendungen im Schiffsbau, in der Automobilindustrie, im Schienenfahrzeugbau, aber auch in der Bau- und Möbelindustrie.
