Kernelemente von Sandwichstrukturen optimieren

In Paolo Ermannis Labor an der ETH Zürich werden die Verbundmaterialien der Zukunft entwickelt. Durch die Optimierung der Kernelemente von Sandwichstrukturen erschaffen die Forscher Werkstoffe, die extrem leicht, robust und anpassbar zugleich sind – und daher ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.

„Unsere Philosophie ist es, moderne Verbundmaterialien für adaptive Systeme zu entwickeln und dabei die strukturelle Effizienz zu optimieren – also weniger Rohstoffverbrauch bei gleicher Leistung oder mehr Funktionalität mit demselben Materialeinsatz zu erreichen.“
(Paolo Ermanni, Professor für Verbundwerkstoffe und adaptive Strukturen an der ETH Zürich)

Durch die guten mechanischen Eigenschaften von Carbon können solche Kernstrukturen eine höhere Steifigkeit und Festigkeit als herkömmliche Honigwaben- und Schaumkerne erzielen.

„In unserer Forschung entwickeln wir hochleistungsfähige Sandwichverbunde aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen, auch als CFK oder Carbon bekannt. Der Kern besteht dabei aus einem Fachwerk aus Carbon-Stäben.“
(Christoph Karl, Doktorand, ETH Zürich).

Das Ziel von Doktorand Oleg Testoni sind flexible und adaptive Strukturen. Innerhalb des Strategischen Fokusbereichs «Advanced Manufacturing» des ETH-Rates entwickelt er Techniken, mit denen sich Sandwichstrukturen flexibel und dynamisch anpassen lassen. Damit könnte man zum Beispiel Spoiler für Sportwagen bauen, die man während der Fahrt verformen kann, um so die Aerodynamik des Autos an die Geschwindigkeit optimal anzupassen. Dazu werden in den Sandwichkern sogenannte mechanische Schalter eingebaut, die dann eine Neuordnung der Carbonstäbe veranlassen.

In der Spin-Off Firma 9T Labs, die Ermannis Doktorand Martin Eichenhofer mitgegründet hat, wird ein 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem sich qualitativ hochwertige Carbon-Teile, wie etwa die Stäbe für die Kerne der von Sandwichstrukturen, robust und flexibel herstellen lassen.

Denn den Forschern ist bewusst, dass neue Werkstoffe und Technologien nur dann im Markt eine Chance haben, wenn sie sich kostengünstig in Großserie bzw. in industriellem Maßstab herstellen lassen.

Quelle und weitere Infos: Carbon Composites, ETHZ