Gewichtsreduzierung ohne Verlust der Plattensteifigkeit
Seeschiffe, Eisenbahnwaggons, Busse und LKW-Karosserien enthalten alle großflächige Boden-, Wand-, Decken- und Trennkonstruktionen. Wenn diese Komponenten aus Sperrholz, massivem Glasfaserlaminat oder Stahlblech hergestellt werden, nimmt das Plattengewicht mit zunehmender Dicke schnell zu.
Eine Verbundwabenplatte verwendet eine Sandwichstruktur anstelle einer massiven Struktur. Dünne Deckschichten tragen Zug- und Druckbelastungen, während der Wabenkern die Schalen trennt und Scherbelastungen über die Plattendicke überträgt. Diese Anordnung erhöht die Biegesteifigkeit, ohne dass ein massiver Kern erforderlich ist.
Beispielsweise kann eine 20-mm-Waben-Sandwichplatte eine deutlich höhere Biegesteifigkeit erreichen als ein massives Laminat mit ähnlichem Gewicht, da die tragenden Häute-weiter von der neutralen Achse entfernt positioniert sind.
So funktioniert eine Waben-Sandwichplatte
Eine Verbundwabenplatte besteht aus drei Strukturschichten:
- Oberes Deckblatt
- Wabenkern
- Unteres Deckblatt
Wenn die Platte Biegebelastungen ausgesetzt ist, geht die obere Haut unter Druck, während die untere Haut unter Spannung steht. Der Wabenkern verhindert, dass sich die Häute aufeinander zubewegen und überträgt Scherkräfte zwischen ihnen.
Im Gegensatz zu Schaumstoffkernen, die auf einem kontinuierlichen Materialvolumen basieren, nutzt ein Wabenkern eine Zellstruktur, die aus miteinander verbundenen sechseckigen Zellen besteht. Die leeren Zellen reduzieren den Materialverbrauch bei gleichbleibender Plattendicke.
Dieser Lastübertragungsmechanismus ermöglicht es dem Panel, verteilte Lasten über Böden, Schotte und Innenstrukturen zu tragen und gleichzeitig die Gesamtmasse zu reduzieren.
Kernmaterialien für Schiffs- und Transportpaneele
Unterschiedliche Betriebsumgebungen erfordern unterschiedliche Wabenkernmaterialien.
Wabenstruktur aus Polypropylen (PP).
PP-Wabenkerne werden aus thermoplastischen Polypropylenplatten hergestellt, die zu einer Zellstruktur verschweißt sind.
Das Material nimmt kein Wasser auf und wird häufig in Innenräumen von Fähren, Fahrzeugböden, Wohnwagenverkleidungen und LKW-Karosserien verwendet, wo mit Feuchtigkeit zu rechnen ist.
Aluminiumwabe
Aluminiumwaben werden aus dünner Aluminiumfolie hergestellt, die zu sechseckigen Zellen verbunden ist.
Der Metallkern bietet eine höhere Druckfestigkeit und wird oft in Zuginnenräume, Schiffsmöbel, Gerätegehäuse und strukturelle Trennwände integriert, wo eine höhere Punkt{0}}Belastbarkeit erforderlich ist.
Aramid-Wabe
Aramidwaben werden aus mit Phenolharz imprägniertem Aramidpapier hergestellt.
Das Material wird häufig für Luft- und Raumfahrt- und Hochleistungstransportsysteme spezifiziert, bei denen die Anforderungen an die Gewichtsreduzierung strenger sind als bei Nutzfahrzeuganwendungen.
Betriebsbedingungen auf See
Meeresstrukturen sind Salznebel, wechselnder Luftfeuchtigkeit und wiederholten Vibrationen durch Motoren und Welleneinschlägen ausgesetzt.
In diesen Umgebungen kommt es typischerweise zu Panelausfällen
Haut-zu-Delaminierung
Wassereintritt durch beschädigte Kanten
Kernzerkleinerung unter konzentrierter Belastung
Ziehen Sie die Befestigungselemente rund um die Montageorte heraus
Um diese Risiken zu reduzieren, werden Wabenplatten in der Regel mit versiegelten Kanten, verstärkten Einsätzen und verklebten Befestigungspunkten eingebaut. Bereiche, die Gerätelasten tragen, erhalten häufig eine lokale Dichteverstärkung oder eingebettete Einsätze, um konzentrierte Kräfte in die Plattenstruktur zu verteilen.
Transportanwendungen
In Transportsystemen werden Wabenplatten typischerweise in nicht-primäre Strukturbaugruppen integriert.
Häufige Beispiele sind:
Eisenbahninnenräume
Die Platten werden geschnitten, bearbeitet und zu Bodensystemen, Gepäckträgern, Deckenmodulen und Wandtrennwänden verklebt. Durch das geringere Gewicht der Komponenten wird die Gesamtmasse jedes Wagens reduziert und der Energieverbrauch beim Beschleunigen verringert.
LKW- und Anhängeraufbauten
Wabenplatten ersetzen Sperrholz- und Stahlbleche in Seitenwänden, Dächern und Bodenbaugruppen. Die Reduzierung des Strukturgewichts erhöht die verfügbare Nutzlastkapazität bei gleichzeitiger Beibehaltung der Plattendicke.
Innenausstattung von Bussen und Reisebussen
Hersteller installieren Sandwichpaneele in Bodenplattformen, Deckenmodulen, Servicepaneelen und Innentrennwänden. Der Zellkern trägt dazu bei, die Steifigkeit der Platte über große, nicht unterstützte Spannweiten hinweg aufrechtzuerhalten.
Überlegungen zur Installation
Wabenplatten können nicht auf die gleiche Weise verlegt werden wie Massivplatten.
Mechanische Befestigungselemente erfordern eine Verstärkung, da der Zellkern nur einen begrenzten Herausziehwiderstand bietet. Zu den gängigen Installationsmethoden gehören:
- Strukturelle Klebeverbindungen
- Eingebettete Aluminiumeinsätze
- Randrahmenverstärkung
- Durch-verschraubte Befestigungspunkte
Wenn Öffnungen für Fenster, Luken oder Geräte in die Platte eingearbeitet werden, werden freiliegende Kernzellen normalerweise versiegelt, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Verunreinigungen zu verhindern.
Die Materialauswahl hängt vom Lastfall ab
Keine einzelne Wabenplattenkonfiguration ist für alle Schiffs- und Transportanwendungen geeignet.
Die Panelauswahl wird normalerweise bestimmt durch:
- Spannweite
- Bemessungslast
- Auswirkungen Anforderungen
- Anforderungen an das Brandverhalten
- Bedingungen für die Einwirkung von Feuchtigkeit
- Befestigungsmethode
Bei einem Deckenpaneel für eine Fähre können beispielsweise ein geringes Gewicht und Korrosionsbeständigkeit im Vordergrund stehen, während bei einem Bodenpaneel für einen Anhänger möglicherweise eine höhere Druckfestigkeit und Abriebfestigkeit erforderlich sind.
Daher ist es wichtig, den Lastpfad, die Betriebsumgebung und die Verbindungsmethode zu verstehen, bevor Sie das Wabenkernmaterial und die Hautkonfiguration auswählen.
HolyCore-Wabenkernlösungen
HolyCore stellt Wabenkernmaterialien her, die in Verbundsandwichstrukturen für Transport- und Schifffahrtsanwendungen verwendet werden. Kernkonfigurationen können je nach Plattendicke, Zellgröße, Hautmaterial und Lastanforderungen ausgewählt werden.
Der Wabenkern fungiert als Scherübertragungsschicht innerhalb der Sandwichstruktur und ermöglicht es den Verbundplatten, ihre Dicke beizubehalten und gleichzeitig die Materialmasse zu reduzieren. Je nach Anwendung kann der Kern mit Glasfaser, Aluminium, Thermoplast oder anderen Verkleidungsmaterialien integriert werden, um fertige Strukturplatten zu bilden.
