Sandwichstrukturen Vorteilhafte Substitutionseffekte durch Thermoplaste

Thermoplastisch bindende Decklagen senken das Gewicht von Sandwichstrukturen mit Wabenkern ohne Einbruch der spezifischen Steifigkeit. Das zeigt ein Vergleich mit gängigen Sandwichmaterialien, die Decklagen auf Duroplastbasis haben. Eine Substitution senkt auch die Bauteilkosten.

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Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff- Forschung e. V.

Ziel innovativer Leichtbaukonzepte ist die Reduzierung des Energie- und Materialbedarfs. Dazu wird die Entwicklung konstruktiver, werkstoff- und fertigungstechnischer Mittel vorangetrieben. Dabei richtet sich der Blick nicht nur auf die Weiterentwicklung metallischer Bauweisen und werkstofflicher Mischbauweisen, sondern zunehmend auch auf Faserverbundwerkstoffe. Sie haben ein niedriges spezifisches Gewicht und können dennoch viel Last aufnehmen. So werden für Leichtbauteile, die eine hohe Steifigkeit haben müssen, häufig Sandwichverbunde verwendet, bestehend aus Kernschicht und Decklagen.

Faserverstärkte Thermoplaste haben klare Prozessvorteile

Leichtbau-Sandwichkonstruktionen haben vorrangig Decklagen auf Basis duromerer Harzsysteme. Duromere Harzsysteme bieten hohe Steifigkeiten, harte und kratzfeste Oberflächen sowie gute Lackiereigenschaften. Nachteilig sind die zeitaufwendige und kostenintensive Bauteilherstellung sowie das Recyclingproblem.

Demgegenüber stehen die klaren prozesstechnischen Vorteile der faserverstärkten Thermoplaste, die unter anderem kurze Zykluszeiten ermöglichen und ein Entstehen zusätzlicher Reaktionsprodukte vermeiden. Faserverstärkte Thermoplaste lassen sich schweißen, stanzen und werkstofflich gut recyceln. Außerdem ist die Integration zusätzlicher Funktionselemente in die Struktur von Bauteilen möglich, weil Thermoplaste als Schweißmittel genutzt werden können.

Daraus ergibt sich ein Substitutionspotenzial für diese Werkstoffgruppe. Auch aus Gewichts- und Kostengründen geht der Trend zum thermoplastischen Kunststoff.

Straßen- und Schienenfahrzeuge benötigen Effizienz im Leichtbau

Gegenstand von Entwicklungsarbeiten am Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e. V. in Rudolstadt ist deshalb, den industriellen Trend zu faserverstärkten Thermoplasten durch kostengünstige gewichtsreduzierte und steife Sandwichverbunde voranzutreiben. Gerade im Straßen- und Schienenfahrzeugbau werden zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches Leichtbaukonstruktionen benötigt.

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