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Sandwichplatte mit geklebten Insert im Querschnitt

Sandwichplatte mit geklebten Insert im Querschnitt

PuVerSand - Punktförmige Verbindungselemente bei mechanisch belasteten Sandwichstrukturen

Projektname: PuVerSand
Entwicklung von Konzepten und Auslegungsstrategien zum Fügen von innovativen, strukturell tragenden Sandwichstrukturen - Punktförmige Verbindungselemente bei mechanisch belasteten Sandwichstrukturen
Projektleiter: Dipl.-Ing. Sebastian Wagner
Projektträger: Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg
Laufzeit von: 15.02.2016
Laufzeit bis: 15.08.2017

Sandwichstrukturen verfügen über ein hohes Potential für den Einsatz als tragende Bauteile in Fahrzeugen. Eine Herausforderung ist das Fügekonzept dieser Sandwichbauteile, insbesondere im Hinblick auf wiederlösbare Verbindungen. Bedingt durch den inhomogenen Aufbau der Sandwichstrukturen können herkömmliche punktförmige lösbare Verbindungselemente wie Schrauben nicht direkt eingesetzt werden.

Beschreibung

Das Projekt "PuVerSand" befasst sich mit dem punktförmigen Verbinden von Sandwichstrukturen. Sandwichplatten verfügen über ein hohes Potenzial für den Einsatz als tragende Bauteile in Fahrzeugen und bestehen aus zwei Decklagen mit einem dazwischenliegenden leichten Kernwerkstoff, beispielsweise einem Schaumkern.

Eine innovative Verbindungstechnik, die in diesem Projekt Anwendung findet, sind Inserts, welche im Setzprozess durch ein Vorloch in die Sandwichstruktur eingesetzt und über einen mechanischen Umformprozess an der oberen Decklage fixiert werden. Anschließend wird, durch im Insert befindliche Bohrlöcher, ein Klebstoffsystem injiziert und ausgehärtet. Bei solchen Inserts werden die einwirkenden Kräfte zum einen über die mechanische Fixierung an die obere Decklage, zum anderen über den Klebstoff an den Schaum und die untere Decklage übertragen. Durch den Klebstoffeintrag wird zudem das Kernmaterial je nach Porosität des Kernmaterials und der Viskosität des Klebstoffes örtlich versteift.
Vorteil des Verfahrens ist die sehr schnelle formschlüssige Verbindung des Inserts mit der oberen Decklage. Die Belastbarkeit in axialer Richtung ist sofort gegeben. Eine sofortige Belastbarkeit in Rotationsrichtung, welche unabdingbar ist um die Bauteile durch Schrauben zu verbinden, hängt von der Aushärtung des eingesetzten Klebstoffsystems ab.

Das Ziel des Projektes ist es somit geeignet erscheinende punktförmige Fügetechniken und Verbindungselemente, welche bereits für andere Materialien am Markt sind, auf Sandwichverbundsysteme zu übertragen, zu untersuchen und das Gesamtverbundsystem hinsichtlich Auslegung, Berechnung, Simulation und Fertigungsprozessen zu optimieren und damit eine Nutzung des enormen Leichtbaupotentials dieser Materialien in vielen Einsatz- und Industriebereichen zu ermöglichen.

Projektpartner

  • ARENA2036 e.V.
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) - Institut für Fahrzeugkonzepte
  • DYNAmore GmbH
  • EJOT GmbH & Co. KG
  • Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik (EMI)
  • Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM)
  • Hymer GmbH & Co. KG
  • Leichtbau BW GmbH
  • SECAM Fixing Solutions
  • Sika Deutschland GmbH

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