TY - THES

T1 - Dünne CFK-Schaum-Sandwichstrukturen - Bewertung unterschiedlicher Fertigungsmöglichkeiten

AU - Weninger, Markus

N1 - nicht gesperrt

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Seit dem zweiten Weltkrieg machen sich Ingenieure die Vorteile von Kernverbundstrukturen zu Nutze. Bereits damals wurde der britische Jagdbomber „Mosquito“ in Sandwichbauweise gefertigt. Durch gezieltes Zusammensetzen von Kern- und Deckschichten können Eigenschaften wie hohe Steifigkeit, geringes Gewicht sowie Wärme- und Schalldämmung kombiniert werden. Bei bisherigen Anwendungen von Sandwichverbunden ist die Kernschicht dick im Vergleich zu den Decklagen. Aufgrund neuer Marktsegmente sind vor allem Sandwichbauweisen, in denen der Kern nicht wesentlich dicker als die Decklagen ist, von Interesse. Diese Werkstoffkombination wird von der 4a manufacturing GmbH als Mikrosandwich bezeichnet. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Verarbeitbarkeit dieser Materialien zu untersuchen und zu bewerten. Die Decklagen der Mikrosandwichpanele bestehen aus 200 g/m2 Kohlenstofffasergewebe in Köperbindung und die Kernschicht ist ein geschlossenzelliger Polymethacrylimid (PMI)-Kunststoff. Die Mikrokernverbunde der vorliegenden Arbeit wurden durch die Verfahren Prepregheißpressen, Vacuum Assisted Resin Infusion (VARI) und Resin Injektion Moulding (RTM) hergestellt. Die gemessenen Werkstoffeigenschaften wurden im paarweisen Vergleich gegenübergestellt. Daraus ergab sich ein Ranking der Verfahren bzw. der Verfahrenseinstellungen hinsichtlich Dichte, Biegeeigenschaften und Schälfestigkeit. Auf Basis von Informationen der Literatur und der Sandwicheigenschaften wurde eine SWOT-Analyse der Verfahren erstellt. Es zeigt sich, dass jedes Verfahren Vor- und Nachteile birgt. Während die RTM-Kernverbunde die höchsten Biegefestigkeiten lieferten, erzielten die Prepreg-Sandwichplatten das beste Steifigkeitsranking. Aus dem VARI-Verfahren resultieren Mikrosandwichpanele mit hoher interlaminare Festigkeit. Parallel zur Bewertung der Werkstoffeigenschaften wurde ein Verfahren entwickelt, wie ein Stoß im Schaumkern kaschiert werden kann.

AB - Seit dem zweiten Weltkrieg machen sich Ingenieure die Vorteile von Kernverbundstrukturen zu Nutze. Bereits damals wurde der britische Jagdbomber „Mosquito“ in Sandwichbauweise gefertigt. Durch gezieltes Zusammensetzen von Kern- und Deckschichten können Eigenschaften wie hohe Steifigkeit, geringes Gewicht sowie Wärme- und Schalldämmung kombiniert werden. Bei bisherigen Anwendungen von Sandwichverbunden ist die Kernschicht dick im Vergleich zu den Decklagen. Aufgrund neuer Marktsegmente sind vor allem Sandwichbauweisen, in denen der Kern nicht wesentlich dicker als die Decklagen ist, von Interesse. Diese Werkstoffkombination wird von der 4a manufacturing GmbH als Mikrosandwich bezeichnet. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Verarbeitbarkeit dieser Materialien zu untersuchen und zu bewerten. Die Decklagen der Mikrosandwichpanele bestehen aus 200 g/m2 Kohlenstofffasergewebe in Köperbindung und die Kernschicht ist ein geschlossenzelliger Polymethacrylimid (PMI)-Kunststoff. Die Mikrokernverbunde der vorliegenden Arbeit wurden durch die Verfahren Prepregheißpressen, Vacuum Assisted Resin Infusion (VARI) und Resin Injektion Moulding (RTM) hergestellt. Die gemessenen Werkstoffeigenschaften wurden im paarweisen Vergleich gegenübergestellt. Daraus ergab sich ein Ranking der Verfahren bzw. der Verfahrenseinstellungen hinsichtlich Dichte, Biegeeigenschaften und Schälfestigkeit. Auf Basis von Informationen der Literatur und der Sandwicheigenschaften wurde eine SWOT-Analyse der Verfahren erstellt. Es zeigt sich, dass jedes Verfahren Vor- und Nachteile birgt. Während die RTM-Kernverbunde die höchsten Biegefestigkeiten lieferten, erzielten die Prepreg-Sandwichplatten das beste Steifigkeitsranking. Aus dem VARI-Verfahren resultieren Mikrosandwichpanele mit hoher interlaminare Festigkeit. Parallel zur Bewertung der Werkstoffeigenschaften wurde ein Verfahren entwickelt, wie ein Stoß im Schaumkern kaschiert werden kann.

KW - thin sandwich materials

KW - micro sandwich

KW - processing screening

KW - RTM

KW - vacuum infusion

KW - prepreg hot pressing

KW - SWOT analysis

KW - dünne Sandwichmaterialien

KW - Mikrosandwich

KW - Verarbeitungsscreening

KW - RTM

KW - Vakuuminfusion

KW - Prepregheißpressen

KW - SWOT-Analyse

M3 - Masterarbeit

ER -