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Sandwichbauweise

Leichtbau profitiert vom Doppel-T-Träger-Effekt

| Autor / Redakteur: Kai Eder / Kirsten Nähle

Rotorblätter von Windkraftanlagen profitieren von der hohen Biegesteifigkeit der Sandwichstrukturen. Den Doppel-T-Träger-Effekt macht man sich zur lokalen Blattverstärkung zunutze. (Bild: G&L)
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Rotorblätter von Windkraftanlagen profitieren von der hohen Biegesteifigkeit der Sandwichstrukturen. Den Doppel-T-Träger-Effekt macht man sich zur lokalen Blattverstärkung zunutze. (Bild: G&L)

Ziel des Leichtbaus mit Sandwichtbauteilen ist die maximale Ausnutzung spezifischer Materialeigenschaften bei begrenzten Bauteilkosten. Das zeigt sich bei Parametern wie der gewichtsspezifischen Biegesteifigkeit. Von der Optimierung des Doppel-T-Träger-Effekts profitiert die Gesamtkonstruktion.

„Eine wirklich gute Idee erkennt man daran, dass ihre Verwirklichung von vornherein ausgeschlossen erschien.“ Dieses Zitat von Albert Einstein beschreibt die Akzeptanz von Leicht- und Sandwichbau vor vielen Jahren.

Kernwerkstoffe stark im Sandwichverbund

Wenige Konstrukteure schenkten den strukturellen Kernmaterialien damals das Vertrauen, um den monolithischen Leicht- und Schwermetallen die Stirn zu bieten. Als „Singleskin“ – Einzelelement – trifft diese These zwar zu, doch in einem Sandwichverbund entwickeln Kernwerkstoffe Kräfte, die das Duell mit metallischen Werkstoffen problemlos aufnehmen können.

Die Gaugler & Lutz oHG, Aalen-Ebnat, hat sich dem Handel und der Konfektion von Kernmaterialien für den Leicht- und Sandwichbau angenommen und betreibt dieses Geschäft seit fast 30 Jahren mit großem Erfolg. Heute bietet das schwäbische Familienunternehmen seinen Kunden eine große Auswahl hochwertiger Kernwerkstoffe sowie zahlreiche Möglichkeiten zur Materialbearbeitung, zum Beispiel das Thermoformen.

Jede einzelne Schicht hat Anteil am mechanischen Gesamtverhalten

Aus fertigungstechnischer Sicht ist für die Sandwichbauweise ein Werkstoffaufbau charakteristisch, in der mehrere Werkstoffschichten zu einer Flächenstruktur zusammengefügt werden und die einzelnen Schichten zum mechanischen Gesamtverhalten des Bauteils beitragen. Die Bezeichnung „Sandwich“ stammt von dem ebenfalls aus mehreren Schichten bestehenden Imbiss. Die Sandwichbauweise wird häufig in Kombination mit Faserverbundwerkstoffen, zum Beispiel mit endlosfaserverstärkten Kunststoffen, umgesetzt.

Unter Konstruktionsgesichtspunkten wird als Sandwichbauweise eine Form des Leichtbaus bezeichnet, bei dem die Bauteile aus kraftaufnehmenden Decklagen bestehen und ein relativ weicher, meist leichter, Kernwerkstoff die beiden Lagen zueinander auf Abstand hält. So entstehen Leichtbauteile, die trotz des geringen Gewichts eine sehr hohe Biege- und Beulsteifigkeit haben. Ihre Berechnung wird im Bauwesen nach der linearen Sandwichtheorie vorgenommen.

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