Forschungsprojekt optimiert Sandwichstrukturen

Beim Leichtbau werden gerne Sandwichstrukturen mit steifen Decklagen und leichten Kernmaterialien genutzt, um den Materialeinsatz bei Bauteilen zu optimieren und somit eine Gewichtsreduktion zu erzielen. Denn Sandwichstrukturen zeichnen sich durch eine hohe Biegesteifigkeit bei gleichzeitig geringem Materialeinsatz aus. Die dabei senkrecht zur Decklage ausgerichteten Zellwände der Wabenkerne zeigen im Einsatz jedoch häufig ein Stabilitätsversagen, zum Beispiel in Form von Beulen als Folge von typischen Druck- und Schubbeanspruchungen.

Um dies zu verbessern, werden mit „ExSaZell“ die im Co-Extrusionsprozess gefertigten Mehrschichtfolien im Tiefziehprozess mittels Thermoformen zu einer halbhexagonalen Struktur umgeformt. Durch eine A-B-A-Strukturierung der Zellwand mit einer Dichtereduktion ihrer Mittellage soll in mehreren Schritten eine gewichtsspezifische Steigerung der mechanischen Eigenschaften des Wabenkerns um bis zu 25 % realisiert werden. Die Untersuchungen zur Umsetzbarkeit der verschiedenen Methoden zur Dichtereduktion (physikalisches vs. chemisches vs. syntaktisches Schäumen) sowie die Einflussbewertung auf die mechanischen Eigenschaften sollen maßgeblich am KUZ durchgeführt werden.

Die Deck- und Kernlagen bestehen grundsätzlich aus dem identischen thermoplastischen Polymer. Die Einzellagen unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer Compoundierung, ihrer Stoffströme (Virgin- oder recyceltes Material aus dem Post-Consumer-Bereich) bzw. ihrer zugesetzten Additive (zum Beispiel Treibmittel für das chemische Schäumen) voneinander. Die gute Recyclingfähigkeit der strukturierten Wabenkernstruktur gegenüber der bestehenden Thermhex-Wabenkernstruktur bleibt hierbei folglich erhalten.