Virtuelle Faltkerncharakterisierung zur Auslegung von komplexen Sandwichstrukturen

Sandwichverbundstrukturen kommen aufgrund ihres hervorragenden Leichtbaupotentials in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz und sind Gegenstand der Forschung am Institut für Flugzeugbau. Vorwiegend werden am Institut neuartige gefaltete Kernstrukturen entwickelt und erforscht, die eine hochleistungsfähige Alternative zu kommerziellen Sandwichkernwerkstoffen darstellen. Diese Faltkerne entstehen durch einen Faltprozess aus einem ebenen Halbzeug und erlauben eine große Auswahl an Materialien und Zellgeometrien. Die Kerne bilden zudem eine offene Struktur, die für eine Funktionsintegration genutzt werden kann. So ist z.B. die Integration von Leitungen oder Sensorik möglich, aber auch ein direkter Medientransport zur aktiven Temperierung der Sandwichstruktur. Die mechanischen Eigenschaften der Faltkern-Sandwichverbünde sind neben der Materialauswahl von der Faltgeometrie abhängig. Diese lässt sich nahezu beliebig variieren und erlaubt eine große Gestaltungsvielfalt mit Anpassung an mechanische und funktionelle Anforderungen.

Zur Abbildung der komplexen Vorgänge unter Belastung werden strukturmechanische Analysen der Faltkerne durchgeführt. Dies erlaubt eine schnelle Analyse der mechanischen Eigenschaften und die Untersuchung einer großen Menge unterschiedlicher Geometrien. Eine modellbasierte Optimierungsumgebung erleichtert die schnelle Bewertung von Geometrien im Hinblick auf bestimmte Einsatzszenarien. Mittlerweile werden die Faltkerngeometrien in einer automatisierten numerischen Prozesskette virtuell ausgelegt, getestet und optimiert.