Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS und das Unternehmen ThermHex Waben setzen in einem gemeinsamen Projekt auf hierarchische Sandwichstrukturen, um den Leichtbau noch leistungsfähiger zu machen.
„Die Verbesserung von Materialeigenschaften, vor allem die Erhöhung der gewichtsspezifischen Eigenschaften durch eine hierarchische Strukturierung, ist ein Ansatz, der weltweit zunehmend an Bedeutung gewinnt.“
(Dr.-Ing. Jochen Pflug, Geschäftsführer der ThermHex Waben)
Sandwichstrukturen sind vor allem für große, flächige Strukturen geeignet. Sie setzen sich aus einem leichten Kern und zwei festen dünnen Decklagen zusammen. Bei Kunststoff-Sandwichstrukturen sind das meistens ein Wabenkern oder Polymerschaum und Deckschichten aus FVK – eine leichtgewichtige Kombination mit hoher Biege- und Beulsteifigkeit.
„Gemeinsam können wir die Entwicklung kosteneffizienter und leistungsfähiger hierarchischer Sandwichstrukturen langfristig vorantreiben und koordinieren. Die neuartigen thermoplastischen Wabenstrukturen werden für einen hohen Automatisierungsgrad in der Herstellung und niedrige Materialkosten als Alternative zu den bisherigen kostenintensiven Bauweisen sorgen.“
(Dr.-Ing. Ralf Schlimper, Fraunhofer IMWS)
Im aktuellen Gemeinschaftsprojekt „HPHex – Grundlagenuntersuchung von thermoplastischen Leichtbau-Sandwichmaterialien aus hierarchisch aufgebauten Waben- und Decklagenstrukturen für hochbelastbare und kosteneffiziente Leichtbaustrukturen“ werden Sandwichmaterialien mit hierarchischen Strukturen untersucht, um eine deutliche Steigerung der mechanischen Performance zu erreichen.
Hierarchische Sandwichstrukturen: Wabe-in-Wabe-Ansatz
Der Ansatz der Kooperationspartner ist, die bisher geringe Beulfestigkeit der dünnen thermoplastischen Wabenzellwände durch ein hierarchisches Materialdesign zu überwinden. Hierbei werden die Wabenzellwände jeweils selbst durch ein Wabensandwich gebildet und auf diese Weise die Stabilität des Wabenkerns bei gleichbleibendem oder sogar geringerem Gewicht deutlich vergrößert. Ebenfalls soll der Ansatz von hierarchisch strukturierten Deckschichten erforscht werden, die hinsichtlich Lastverteilung und Oberflächenqualität Vorteile bieten.
Die Projektförderung haben das Land Sachsen-Anhalt und die EU (EFRE) übernommen.
Bild oben: Wirkweise und Aufbau einer Sandwichstruktur mit Wabenkern (Quelle: Fraunhofer IMWS)
Quelle und weitere Infos: Fraunhofer IMWS
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