Neue Einsatzmöglichkeiten für Faserverbund-Sandwichstrukturen

Werkstoffe 04. 04. 2020
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Hocheffiziente Leichtbaustrukturen, kostengünstig produziert: Diese Kombination lässt sich durch Sandwichbauweise mit faserverstärkten Kunststoffen erreichen. Auf der erstmals ausgerichteten Faserverbund-Sandwich-Konferenz in Halle (Saale) widmeten sich rund 100 internationale Fachleute am 5. und 6. Februar 2020 diesem Thema. Sie stellten Trends aus der Material- und Technologieentwicklung vor und präsentierten neue Anwendungsfelder beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie. Eingeladen zur Faserverbund-Sandwich-Konferenz hatten das Fraun­hofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS und die ThermHex Waben GmbH.

Zusätzlich zu den Vorteilen, die der Einsatz von Faserverbund-Werkstoffen ohnehin bietet, eröffnet die Sandwichbauweise nach Meinung von Dr. Jochen Pflug, Geschäftsführer der ThermHex Waben GmbH, noch einmal weiteres Potenzial für den Leichtbau. Moderne Fertigungsverfahren machen mittlerweile auch eine günstige Herstellung von ­Faserverbund-Sandwichstrukturen möglich, erläutert Dr. Pflug den Mehrwert der Technologie. Bei Sandwichstrukturen wird ein leichter Kern, zum Beispiel aus Polymerschaum oder einer Wabenstruktur aus Kunststoff oder Papier, von dünnen, hochfesten Deckschichten umhüllt. Weil nur für die Deckschichten die teuren Faserverbundmaterialien eingesetzt werden müssen, können durch diese Bauweise auch Gewicht, Material- und Produktionskosten im Leichtbau reduziert werden.

Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus Industrie und Forschung tauschten sich während der Faserverbund-Sandwich-­Konferenz in drei Sessions zu den Möglichkeiten der industriellen Anwendung, neuen ­Erkenntnissen zu Materialeigenschaften und Materialentwicklung sowie zukunftsweisenden Fertigungstechnologien aus. International führende Fachleute präsentierten den Einsatz von Wabenkernen aus Nomex® und Kevlar® für Anwendungen in Luftfahrzeugen, die Potenziale von thermoplastischen Hochleistungskompositen für eine Fertigung von Sandwichbauteilen in hohen Stückzahlen, neue Bewertungs- und Nachweismethoden für die Schadenstoleranz von Faserverbund-Sandwich-Strukturen, Möglichkeiten zur Simulation des Materialverhaltens von Wabenkernen und Sandwichstrukturen oder die Umsetzung von Sandwichbauweisen in hocheffizienten Spritzguss-Produktionsprozessen.

Auf der Abendveranstaltung an der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina blickte Prof. Christian Berggreen von der TU Denmark in Kopenhagen auf die Forschungserfolge bei der Entwicklung von zuverlässigen Methoden für die schadenstolerante Auslegung von Sandwichstrukturen in sicherheitsrelevanten Bauteilen zurück. Zudem konnten die Teilnehmenden am Nachmittag die Produktionsanlage von ThermHex Waben GmbH zur kontinuierlichen Herstellung von thermoplastischen Wabenkernen und Sandwichhalbzeugen besichtigen und lernten das Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und -verarbeitung PAZ und die hier entwickelte Organosandwich-Technologie kennen, bei der thermoplastische Sandwichhalbzeuge dreidimensional thermogeformt und durch Spritzguss funktionalisiert werden.

Die Tagung hat nach den Worten von Dr. Ralf Schlimper vom Fraunhofer IMWS einen sehr produktiven Austausch ermöglicht und viele neue Erkenntnisse gebracht, wie etwa zum Bedarf nach kosteneffizienten Faserverbund-Sandwichstrukturen und deren Verarbeitung durch automatisierte Produk­tionsverfahren, der Zuverlässigkeit der damit produzierten Bauteile oder auch neuen Einsatzmöglichkeiten für die Sandwich-Techno­logie. Die sehr positive Resonanz zeige, wie groß die Potenziale der Technologie seien und wie groß das Interesse bei den Unternehmen vor allem im Bereich der Mobilitätssysteme sei, diese zu erschließen.

Text zum Titelbild: Fachleute aus Industrie und Forschung tauschten sich während der Faserverbund-Sandwich-Konferenz in Halle in drei Sessions zu den Trends und Möglichkeiten der Sandwichbauweise mit faserverstärkten Kunststoffen aus (Foto: ©Fraunhofer IMWS)

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