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Sandwichstrukturen

Team:

Yves Klett

Sandwichkonstruktionen ermöglichen die Herstellung von Bauteilen mit höchster Leichtbaugüte. Das Forschungsgebiet  Sandwich am IFB befasst sich mit allen Aspekten des Leichtbaus:

  • Werkstoffleichtbau:  Die richtige Kombination verschiedener Werkstoffsysteme für Deckschichten, Kern und Fügung ist entscheidend die Eignung und Leistungsfähigkeit, aber auch Handling, Lebensdauer und Kosten einer Sandwichkonstruktion.
  • Konstruktiver Leichtbau: Durch optimale Nutzung vorgegebener Werkstoffen. Die Gestaltung des Kernverbundes sorgt optimalerweise für eine gleichmäßige Spannungsverteilung und hohe gewichtspezifische Steifigkeiten und Festigkeiten.
  •  Systemleichtbau:  Bei globaler Bewertung der  Leichtbaugüte einer Konstruktion können z.B. durch intelligente Integration zusätzlicher Funktionalität trotz der damit verbundenen Gewichtserhöhung einzelner Komponenten insgesamt ein leichteres System ausgelegt werden. 

 

                      
                       Abbildung 1: Leistungssteigerung ohne Massezunahme durch Sandwichkonstruktion

Das IFB betätigt sich im Rahmen zahlreicher  öffentlich geförderter Forschungsprojekte (Lufo, BMBF, EU, DFG, ZIM)  und Industriekooperationen mit verschiedenen Aspekten der Auslegung, Optimierung, Herstellung und Prüfung von Sandwichstrukturen.


Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung, Bewertung und Optimierung neuartiger Kernwerkstoffe, der sogenannten Faltkerne im Vergleich zu bewährten und gebräuchlichen Kernmaterialien wie Schäumen, Honigwaben oder Hölzern.

                    
Abbildung 2: Mikrostrukturierte Faltkerne, gefaltet aus verschiedenen Halbzeugen ohne zusätzliche Schnitte oder Verklebungen.

Faltkerne beruhen auf dem Prinzip der isometrischen und damit schonenden Faltung ebener Halbzeuge wie Papieren, Prepregs, Metall- oder Kunststofffolien. Durch ein regelmäßiges Faltmuster entstehen bei der Aufstellung dreidimensionale, zelluläre Strukturen mit einer Vielzahl interessanter Eigenschaften, die insbesondere im Bereich des Systemleichtbaus neue Möglichkeiten zur Funktionsintegration bieten.


Abbildung 3: Links: Doppelt gewölbte, belüftbare Faltkern-Sandwichschale. Rechts: Realisierter Demonstrator der DFG-Forschergruppe HIKE mit 12,5m² Faltkernsandwich (ca. 300.000 Falze).

 

Das IFB besitzt im Bereich der Auslegung, Herstellung und Prüfung dieser Faltwerke einzigartiges Know-How und bietet die komplette Fertigungskette von der Geometriesimulation bis zum Rapid-Prototyping gefalteter Strukturen in den verschiedensten Ausführungen an. In Verbund mit den am IFB vorhandenen Simulations- und Prüfmöglichkeiten sowie der vorhandenen Faserverbund-Expertise kann dadurch eine umfassende Behandlung  von Sandwich-Forschungsthemen erfolgen.

 

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