Faserverbundwerkstoffe

Faserverbundwerkstoffe
*Sandwich-Bauweise* Sandwich-Prinzip
	Ein leichtes druckfestes Kernmaterial hält zwei dünne Decklagen auf Abstand. Da im Lastfall "Biegung" v.a. die äußeren Lagen die Zug- und Druckkräfte aufnehmen, kann der Plattenkern aus leichterem Material eingesetzt werden und ist lediglich zur Übertragung der Schubkräfte verantwortlich. Mit der Sandwich-Bauweise kann besonders in Verbindung mit hochfesten Fasern minimales Gewicht bei großer Wandstärke realisiert werden.
Bei welchen Bauteilen ist diese Technik sinnvoll ?
	Bei großflächigen Bauteilen, also z.B. Verkleidungsteile, Sitzschalen, etc. Je flacher die Form und je weniger Kanten und enge Radien, desto einfacher ist die Herstellung als Sandwich.
Wahl des Kernmaterials
	Die mit Abstand besten gewichtsbezogenen Schub- und Druckfestigkeiten besitzt Polyamid-Wabe. Sie ist z.B. bei R&G in den Stärken 1,5mm, 2mm, 3mm und 5mm erhältlich. Ich habe fast alle Teile mit 2mm-Wabe produziert. Lediglich in Ausnahmen (z.B. die Sitzschale) habe ich 3mm oder 5mm verwendet. Nachteil des Wabenmaterials ist der extrem hohe Preis. Alternativ kann bei etwas schlechteren Eigenschaften auch Balsaholz, Styropor, dicke Pappe o.ä. verwendet werden.
Arbeitsschritte

Maßnahmen zur Optimierung des Dickenverhältnisses zwischen Decklaminaten und Wabenkern
Ziel	Maßnahme

Beulsteifigkeit erhöhen	größere Wabenkernstärke
Festigkeit erhöhen	Laminatstärke erhöhen
Stoßfestigkeit erhöhen	Wabenstärke verringern und Decklaminatstärke erhöhen

bei Hohlkörpern wie z.B. Verkleidung, Rahmen o.ä. kann u.U. das innere Laminat schwächer als das äußere ausgeführt werden, insbesondere wenn die Innenflächen keiner Stoßbelastung ausgesetzt sind.

Um das Abzeichnen der Wabenstruktur zu vermeiden, sollte die Decklage mind. 0,1mm dick sein, also z.B. 100g Glasgewebe. Sollte das Gewicht aber wichtiger sein als eine perfekt glatte Oberfläche, so kann auch bis 49g Glas heruntergegangen werden ( was ich beim Heck getan habe )

Probleme bei Sandwichbauteilen
	Sobald keine Haftung mehr zwischen Deck- und Kernschicht besteht, kann es zu extremen Einbußen von Steifigkeit und Festigkeit kommen. Derartige Ablösungen können z.B. durch Stoßbeanspruchung entstehen.
Tips zum Vakuumziehen
	Trotz hoher Kosten lohnt sich die Anschaffung einer Latexplane zum Vakuumziehen, denn mit PE-Folien z.B. aus dem Baumarkt gestaltet sich besonders bei komplizierten Formen die Verarbeitung oft etwas mühsam.
Gestaltung von Krafteinleitungen
	Kräfte sollten möglichst großflächig als Schubbelastung in Ebenenrichtung in das Sandwich eingeleitet werden. Im Bereich der Krafteinleitung wird der Wabenkern mit einem angedickten Harzgemisch aufgefüllt. Bei hoch beanspruchten Krafteinleitungsbereichen können auch metallische Einsätze einlaminiert werden. Bei Schraubverbindungen sollten möglichst große Unterlegscheiben verwendet werden.
Allgemeines Konstruktion und Dimensionierung Formenbau