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Leichtbau

Stabiles Sandwich: Alu-Schaum zwischen CFK

| Autor/ Redakteur: Martin Röder und Christian Fiebig / Peter Königsreuther

Leichte, aber stabile Alternativwerkstoffe sind in vielen Industriebereichen stark im Kommen, etwa um großvolumige und schwere Vollmetallkomponenten zu substituieren. Eine vielversprechende Möglichkeit dazu bietet die Kombination aus Aluminiumschaum und CFK.

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Carbonfaserverstärkter Kunststoff bildet die Deckschicht dieses neu entwickelten Sandwichmaterials, dessen Kern aus leichtem Aluminiumschaum besteht. Eine Sperrschicht zwischen Metall und CFK gewährleistet die Herstellung im One-Shot-Verfahren.
Carbonfaserverstärkter Kunststoff bildet die Deckschicht dieses neu entwickelten Sandwichmaterials, dessen Kern aus leichtem Aluminiumschaum besteht. Eine Sperrschicht zwischen Metall und CFK gewährleistet die Herstellung im One-Shot-Verfahren.
(Bild: TU Ilmenau)

Der Einsatz von Faserverbundkunststoffen (FVK) für den Leichtbau hat einen hohen Stellenwert, wenn es um Energieeinsparung und Eigenschaftsverbesserungen von Bauteilen geht. Das gilt für den Maschinen- und Anlagenbau ebenso wie für eine umweltfreundliche Mobilität. Großvolumige Metallbauteile, wie sie in Maschinen und Anlagen zum Einsatz kommen, bei denen stets auch ein geringeres Gewicht und Eigenschaftsverbesserungen angestrebt werden, können gut mittels Sandwichstrukturen substituiert werden. Als Sandwichmaterial bietet sich dabei die Kombination aus FVK und Aluminiumschaum an. Letzterer bringt zusätzlich zum geringen Gewicht ein hervorragendes Dämpfungsverhalten und hohe Steifigkeit mit – für einen Sandwichkern unerlässlich. Der Metallschaum, der mit einer FVK-Struktur als Deckschicht kombiniert wird, ist neuartig und wird heute noch nicht im Maschinenbau eingesetzt. An dieser Stelle setzt das Forschungsvorhaben an: Unternehmen des Maschinenbaus sind oft Mittelständler, die derartige Vorhaben meist nicht aus eigenem Antrieb beginnen können. So bietet sich diese Forschung als Verbundprojekt an und baut auf den Erkenntnissen des Projektes „Funktionsintegrierter Leichtbau für Maschinen und Anlagen“ auf.

Weniger Gewicht spart mehr Energie

Auch die Steigerung der Energie- und Kosteneffizienz wird im Maschinen- und Anlagenbau zunehmend mit Leichtbaukonzepten verfolgt. Die Ziele dabei sind oft, schnell zu beschleunigende und zu verzögernde Baugruppen vor dem Hintergrund der Zykluszeitverkürzung zu entwickeln, um dem damit einhergehenden Produktivitätszuwachs zu nutzen. Andere wichtige Kriterien sind die Erhöhung von Festigkeit und Steifigkeit, gesteigerte Präzision, einfachere Montierbarkeit, geringerer Verschleiß und optimierte Dämpfungseigenschaften. Die Reduktion der Bauteilmassen macht dabei erhebliche Energieeinsparungen sowie deutlich verkürzte Bearbeitungszeiten möglich.

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