Entwicklung eines kostengünstigen Produktionsprozesses für Sandwichstrukturen
Entwicklung eines kostengünstigen Produktionsprozesses für Sandwichstrukturen
Entwicklung eines kostengünstigen Produktionsprozesses für Sandwichstrukturen
Die Sandwichbauweise zeichnet sich durch eine vorteilhafte Kombination aus Leichtbau, mechanischer Stabilität und geometrischer Einfachheit aus. Dies macht sie attraktiv für Anwendungen, bei denen es auf eine geringe Masse ankommt. Dennoch bringt sie auch Herausforderungen mit sich, insbesondere in Bezug auf die Fertigung und die Fügetechnik.
Vorteile der Sandwichbauweise
Ein zentraler Vorteil der Sandwichbauweise ist die Möglichkeit, sehr leichte Strukturen zu realisieren. Dies steigert beispielsweise im Fahrzeugbau die Effizienz, da weniger Energie für die Beschleunigung des Fahrzeugs benötigt wird.
Zudem zeichnen sich Sandwichbauteile durch sehr gute mechanische Eigenschaften aus. Die Kombination aus zwei dünnen, festen Deckschichten und einem dazwischenliegenden, leichtem Kernmaterial führt zu einer hohen Steifigkeit und Festigkeit bei geringem Gewicht. Dies macht die Bauweise besonders geeignet für Anwendungen, bei denen hohe Belastungen und gleichzeitig ein geringes Gewicht gefordert sind.
Sandwichplatten können vergleichsweise einfach in verschiedenen Abmessungen hergestellt werden, was die Gestaltung flexibel macht. Zudem sind aufgrund der hohen Steifigkeit der Sandwich-Bauteile nur wenige Verstärkungsteile notwendig. Dies reduziert den Aufwand bei der Konstruktion und Montage.
Herausforderungen bei der Fügetechnik
Trotz der zahlreichen Vorteile der Sandwichbauweise stellt die Fügetechnik eine besondere Herausforderung dar. Schweißen ist bei Sandwichbauteilen kaum möglich, da die Deckschichten sehr dünn sind und der Kern durch das Schweißen beschädigt wird. Daher erfolgt die Verbindung der Platten beispielsweise durch Verkleben mit Profilen von Hand, was einen hohen Arbeitsaufwand erfordert.
Für die Montage von Komponenten an Sandwichplatten sind außerdem lokale Verstärkungen der Anbindungspunkte notwendig, die manuell bearbeitet werden müssen. Dies erhöht den Aufwand und die Fertigungsdauer.
Im Projekt wurden automatisierte Herstellungsverfahren von Sandwichbauteilen mit integrierten Anschraubpunkten entwickelt.
Die Sandwichbauteile werden automatisiert hergestellt. Dabei werden Inserts während der Herstellung der Sandwichplatten eingebracht.
Dies ermöglicht die Integration von Anschraubpunkten und Verbindungselementen während der Herstellung der Bauteile, so dass Anbauteile direkt verschraubt werden können.
Aufgrund des geringen Gewichtes der Komponenten können low-cost-Lösungen für die Automatisierung verwendet werden.
Anwendungsbeispiel: Sandwichbauteil mit integrierten Inserts zur Befestigung von Antriebskomponenten
Hermann von Helmholtz Gemeinschaft deutscher Forschungszentren e.V.; DLR e.V., Vorstandsbereich Innovation, Transfer und wissenschaftliche Infrastruktur
