Ziel der Entwicklung
Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, ein Sandwich-Verbundmaterial zu entwickeln, welches durch das gezielte Aufbringen von Patches, also zusätzlichen Verstärkungslagen in den höher beanspruchten Gebieten des Schichtverbundwerkstoffes, verstärkt wird und somit höheren Belastungen standhalten kann. Zu diesem Ziel des Vorhabens gehörte die Entwicklung eines skalierbaren Models für eine standardisierte Auslegung von Sandwichplatten mit den entwickelten Verstärkungen. Da sowohl geometrische als auch materialtechnische Beschränkungen hierbei berücksichtigt werden mussten, werden die Belastungsfälle in dem Vorhaben auf die Kernbeanspruchungen der Krafteinleitung und der globalen Durchbiegung der Sandwichpaneels (Knittern der Decklagen) beschränkt, wobei es sich hier um die häufigsten Versagensursachen handelt.
Vorteile und Lösungen
Dünne Kernverbunde (Sandwich), welche einer starken Durchbiegung unterliegen, versagen zuerst durch ein Knittern der Deckschicht. Diesem Knittern kann durch eine lokale Verstärkung begegnet werden und das Sandwich wird vor einer Zerstörung geschützt. Ähnlich verhält es sich bei Lochlaibung, die bei den dünnen Deckschichten schnell durch eingebrachte Bohrungen auftritt. Die lokale Verstärkung dieser Bereiche schützt den Verbund vor der Zerstörung. In dem Vorhaben wurde ein serielles Verfahren entwickelt, was es erlaubt, die Patches während der Herstellung des eigentlichen Kernverbundes aufzutragen und nicht erst im Nachhinein. Hierdurch wird eine Integration der Patches in den Kernverbund verbessert und die Kräfte besser verteilt.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die lokale Verstärkung von thermoplastischem Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) wird aufgrund der speziellen Anforderungen an jeden Belastungsfall häufig in der Produktfinalisierung durchgeführt. Hierdurch wird das Verstärkungsprodukt häufig in seiner Struktur beschädigt. Eine Einbringung der Verstärkungen schon während der Halbzeugherstellung ist nur sinnvoll, wenn alle Belastungsfälle schon klar von Anfang an feststehen. Der Zielmarkt der lokal verstärkten Sandwichplatten liegt somit in einem Anwendungsbereich, dessen Anforderungen bereits definiert und festgelegt wurden. Folgende Endkundenmärkte sind für die Verwertung der Ergebnisse von Interesse:
Automobilindustrie (PKW Interieur, LKW Ladeflächen), Luftfahrtindustrie (Interieur), Bauindustrie (Verschalungen, Leichtbau-Wandsegmente), Outdoor-Ausrüster (Wintersport, Wassersport) sowie Möbelindustrie (Gerüste für Polstermöbel).