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Leistungsmerkmale und Anwendung von Verbundkernmaterialschaum

Leistungsmerkmale und Anwendung von Verbundkernmaterialschaum

Update:2020-01-11
Summary: Bei der Konstruktion werden bei der Platte vor allem die ...

Bei der Konstruktion werden bei der Platte vor allem die Festigkeit und Steifigkeit des Materials und bei dem Kernmaterial vor allem die maximale Gewichtsreduzierung berücksichtigt. Das Kernmaterial in Flugzeugstrukturen ist üblicherweise Aluminiumwabe, Schaumstoff oder Cascell®-Wabe. Aluminiumwaben oder Cascell®-Waben haben die Vorteile eines hohen Kompressionsmoduls und eines geringen Gewichts. Sie sind weit verbreitete Kernmaterialien für Flugzeugstrukturen und werden häufig mit Kohlenstoff-/Glasfaser-Prepregs verwendet. Zu den üblichen Strukturen gehören die Flügelvorderkante, das Seitenruder, die Fahrwerksluke, der Flügelkörper und die Flügelspitzenverkleidung. Obwohl die Waben-Sandwichstruktur hinsichtlich der Leistung herausragende Vorteile gegenüber der Metallblechstruktur aufweist, suchen Fluggesellschaften immer noch aktiv nach alternativen Materialien, da das Waben-Sandwichmaterial während des Einsatzes hohe Wartungs- und Reparaturkosten erfordert.

Wenn in der Platte Risse und Porosität auftreten, können in manchen Fällen leicht Wasser und Wasserdampf in die Wabe eindringen. Bei niedrigen Temperaturen quillt das in die Wabenporen eindringende Wasser nach dem Gefrieren auf, wodurch die Haftung benachbarter Wabenzellen zerstört wird, was die Leistung der Sandwichstruktur verringert und repariert werden muss. Durch den Wartungsaufwand des Wabensandwichbauteils besteht der ursprüngliche Leichtbauvorteil gegenüber der Schaumkernstruktur nicht mehr. Da der Hartschaumkern geschlossenzellig ist, können Wasser und Wasserdampf nicht in den Kern eindringen, was die Wartungs- und Inspektionskosten senkt. Daher sind die Gesamtlebenskosten der Schaumsandwichstruktur wirtschaftlicher, obwohl das Gewicht des Schaums etwas höher ist als die Wabe, wenn die gleiche Scherkapazität erreicht wird.

Angesichts einer Reihe von Problemen bei der Verwendung von Verbundwaben-Sandwichstrukturen haben Forscher der Luft- und Raumfahrtindustrie im In- und Ausland ihre Aufmerksamkeit auf Hochleistungs-Polymerschaumkernmaterialien, hauptsächlich PMI-Schaummaterialien, gerichtet. Bei Sandwich-Strukturelementen kann die Verwendung eines Schaumkerns sowohl die Herstellungskosten senken als auch als Strukturmaterial dienen. Betrachtet man sie nur als Strukturmaterial, sind die Gestaltung der Kernschaumstruktur und der Wabenkern-Sandwichstruktur vor allem gewichtsmäßig im Nachteil.