Innovative Organosandwich-Halbzeuge

Innovative Organosandwich-Halbzeuge bestehend aus einem thermoplastischen Wabenkern und faserverstärkten Decklagen mit Thermoplastmatrix (Organobleche) lassen sich in einem kontinuierlichen Prozess herstellen und sind damit wesentlich kostengünstiger als Sandwichstrukturen mit konventionellen Kernmaterialien (z.B. expandierte Wabenkerne). Durch eine Deckschicht aus gewebeverstärkten Organoblechen oder thermoplastischen Laminaten aus UD-Einzellagen können anwendungsoptimierte und belastungsgerechte Sandwichstrukturen großserientauglich hergestellt werden. Für die Verwendung in komplexen Bauteilen müssen diese Organosandwich-Halbzeuge umgeformt und ggf. weiter funktionalisiert werden. Im Forschungsvorhaben Organosandwich konnte aufgezeigt werden, dass dies machbar ist.

Sandwichstrukturen weisen sehr hohe gewichtsspezifische Steifigkeiten und Festigkeiten auf. Mit Decklagen aus faserverstärkten Kunststoffen und einem leichten kunststoffbasierten Kern (z.B. Schaum, Wabenkern) können hochbelastbare Strukturen u.a. im Flugzeugbau, Schiffbau oder in Windkraft-Rotorblättern realisiert werden. Für großflächige, hauptsächlich auf Biegung belastete Strukturen ermöglicht die Sandwichbauweise ein enormes Gewichtseinsparungspotential. Durch den Einsatz eines leichten Kernmaterials, das zwei dünne Deckschichten auf Abstand hält, sind Gewichtseinsparungen von über 80% im Vergleich zu einer monolithischen Bauweise möglich. Dabei kann die Dicke der Deckschichten nur noch ein Bruchteil der Dicke eines monolithischen Materials betragen. Auf diese Weise sind neben der Gewichtseinsparung auch deutliche Materialkosteneinsparungen möglich. Gängige Verarbeitungsverfahren wie das Prepreg- oder Vakuuminfusionsverfahren, bei denen die Materialkomponenten (Deckschicht und Kern) separat in eine Form eingebracht und miteinander verbunden werden, sind allerdings sehr zeit- und kostenaufwändig und daher kaum für eine Großserienfertigung geeignet. Aus diesem Grund werden seit einigen Jahren Methoden des Schaum-Spritzgießen zur Herstellung von thermoplastischen Sandwichstrukturen untersucht. Die Kombination aus thermoplastischen Schäumen und endlosfaserverstärkten Decklagen ermöglicht hochbelastbare Leichtbausandwich-Konstruktionen. Damit ist sie vor allem für den Einsatz in gewichtsrelevanten Strukturen, wie z.B. beim Bau von EFahrzeugen prädestiniert.