Um Nachhaltigkeit und Leichtbaupotenzial zu verbessern haben Forschende am Institut für Leichtbau des DLR neuartige Inserts für Sandwichmaterialien entwickelt, die die Kräfte gleichmäßig einleiten, verteilen und eine Komprimierung des Kerns sicher verhindern.
Sandwichelemente für den Leichtbau bestehen aus zwei dünnen zug- und druckfesten Deckschichten und einem leichten druckfesten Kern. Als Deckschichten werden aufgrund ihrer Eigenschaften oftmals dünne CFK- oder GFK-Platten eingesetzt. Kernmaterialien sind häufig Waben oder Schäume aus Kunststoff oder Metall oder leichte Hölzer. Für Montage, Wartung, Reparatur und Verwertung sind häufig lösbare Schraubenverbindungen notwendig – und diese sind eine echte Herausforderung. Denn Schraubverbindungen von und an Sandwichelementen stellen bei nicht nur Heimwerker vor Probleme. Denn bei Durchgangsverschraubungen besteht die Gefahr, den Kern zusammenzudrücken und damit die Tragfähigkeit des Sandwichelements erheblich zu verringern
Aktueller Stand der Technik sind geklebte Insertelemente, die zwischen der Schraube und dem Kernmaterial eingesetzt werden und damit den Kern entlasten. Über die großflächige Krafteinleitung lassen sich weitaus höhere Kräfte übertragen als bei einer direkten Verschraubung ohne Inserts. Das Kleben jedoch ist aufgrund der komplexen Kernmaterialstruktur und der schlechen Einsehbarkeit ein besonders fehleranfälliger Montageschritt durch unzureichende Klebstoffmengen oder Lufteinschlüsse. Selbst durch aufwendige, zerstörungsfreie Testmethoden, wie beispielsweise der Computertomographie, lassen sich diese Fehlstellen kaum identifizieren. Eine bewusste Überdimensionierung der Krafteinleitungselemente ist daher die Realität.
Durch 3D-Druck, Fused Deposition Moulding oder Stereolithografieverfahren entstehen nun am DLR Lösungen, die durch ein integriertes Klebstoffverteilungssystem eine sichere, reproduzierbare und fehlerfreie Montage und Platzierung der Inserts ermöglichen. Umfangreiche Untersuchungen zum 3D-Druck selbst und die Optimierung der Kanalgeometrien haben zu Inserts geführt, die sich perfekt in die Sandwichstrukturen einbetten lassen.
Verschiedene Konzepte wurden inzwischen überprüft, gefertigt sowie an Sandwichelementen mit einer Dicke von bis zu 40 mm erfolgreich getestet. Je nach Anforderungsprofil des Inserts ist eine Materialanpassung möglich.
Bild oben: Fehlerfreie Integration des Inserts in ein Sandwichelemen (Quelle: DLR)
Quelle und weitere Infos: Blogbeitrag
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