Zur Übersicht

Vortrag

Materialauswahl für mittels PUR-Sprühprozess hergestellte CFK-Aluminiumschaum-Sandwiches

Thursday (06.07.2017)
10:50 - 11:10 Uhr
Bestandteil von:


Sandwichstrukturen sind ideal für flächige Bauteile, die bei geringem Gewicht eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen müssen. Üblicherweise werden Sandwiches durch einen Fügeprozess hergestellt. Hierbei werden die Deckschichten, die z.B. aus faserverstärktem Kunststoff oder Aluminiumblechen bestehen, mit einem Kern aus einer Schaum- oder Wabenstruktur verbunden.

Der in dieser Arbeit verwendete Herstellprozess ermöglicht die Infiltration der Deckschichtfasern, das Aushärten der Matrix und das Fügen der Deckschichten an den Kern in einem einzigen Prozessschritt. Hierbei wird Polyurethanharz (PUR) von außen auf die trockenen Deckschichtfasern aufgebracht. Das PUR infiltriert die Deckschichtfasern, dringt in den äußeren Bereich des Kerns ein und verbindet hierdurch die Deckschichten mit dem Kern. Ein gesonderter Fügeprozess ist somit nicht mehr nötig.

Zudem ermöglicht der PUR-Sprühprozess die Verwendung von offenzelligen Kernwerkstoffen: Die Eindringtiefe des PUR in den Sandwichkern kann gezielt eingestellt werden. Es wird folglich eine ausreichend stabile Verbindung realisiert, ohne durch vollständiges Füllen des Kerns mit PUR das Leichtbaupotential zu senken.

Die Verwendbarkeit von offenzelligen Kernstrukturen ermöglichte einen Vergleich verschiedener Werkstoffkonfigurationen, die über den gleichen Prozess miteinander verbunden wurden. Die Auswahl dieser Werkstoffe, mit dem Ziel der geringstmöglichen Bauteilmasse bei gleicher Biegesteifigkeit, wurde in dieser Arbeit systematisch dargestellt. Als Grundlage für die Auswahl wurden sowohl die Steifigkeiten der Komponenten als auch das Versagensverhalten berücksichtigt und experimentell belegt.

Es konnte gezeigt werden, dass die massespezifische Biegesteifigkeit der Sandwichverbunde mit Kernen aus offenzelligem Aluminiumschaum höher war als bei jenen aus geschlossenzelligem Aluminiumschaum, aber von Referenzproben mit Nomex-Wabenkernen übertroffen wurde. Das Versagensverhalten mit Kernen aus offenzelligem Aluminiumschaum war hierbei gutmütiger als bspw. mit Nomex-Wabenkernen. Die getesteten Sandwichverbunde mit offenzelligem Aluminiumschaumkern stellten somit einen geeigneten Kompromiss aus Leichtbau und gutmütigem Versagen dar.

Sprecher/Referent:
Peter Rupp
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Peter Elsner
    Fraunhofer Institut für Chemische Technologie ICT
  • Prof. Dr. Kay André Weidenmann
    Karlsruher Institut für Technologie KIT