Hierarchické Sendvičové Struktury Zvyšují Odolnost Proti Vzpěru

Sendvičové struktury se používají jako lehké materiály pro velké ploché konstrukce. Plastové sendvičové struktury mají voštinové jádro nebo polymerovou pěnu a krycí vrstvy vyrobené z plastů vyztužených vlákny. Tato kombinace umožňuje vysokou tuhost v ohybu a vzpěru s velmi nízkou hmotností.

Fraunhoferův institut pro mikrostrukturu materiálů a systémů IMWS a Thermhex Waben GmbH, který vyrábí cenově efektivní polypropylenová (PP) voštinová jádra s využitím patentovaného výrobního procesu, spolupracuje na tématu lehké konstrukce se sendvičovými materiály od konce roku 2015. V současném společném projektu „HPHex - základní výzkum“termoplastických lehkých sendvičových materiálů z hierarchických plástev a struktur vrchní vrstvy pro těžké a nákladově efektivní lehké konstrukce “sendvičové materiály s novými hierarchickými strukturami jsou zkoumány, aby se zefektivnila lehká konstrukce.

Výrobní proces Thermhexu

Díky patentované technologii Thermhex jsou termoplastická voštinová jádra vyráběna kontinuálním výrobním procesem.

Voštinové jádro je vytvořeno z jednoho listu filmu:

• následná tepelná deformace
• skládací proces a
• nanášení vrstev materiálu pro povrchovou úpravu (např. těsnicí fólie, polyesterová rouna)

Povrch plástve Thermhex je napůl uzavřený. Tím optimálně spojuje jádro a materiál horní vrstvy. Voštinová jádra Thermhex mohou být vyrobena přímo z vytlačovacího stroje nebo z filmové role, což dále zvyšuje flexibilitu.

Voštinové buněčné stěny samotné sestávají z plástev sendviče

Odolnost termoplastických voštinových jader, která se v současné době používají v lehké konstrukci, je poměrně nízká. Proto se používají například v obkladových a interiérových komponentech, protože tyto oblasti jsou méně namáhány. Zde přicházejí partneři pro spolupráci: Chtějí překonat nízkou odolnost tenkých termoplastických voštinových buněčných stěn skrz hierarchický materiálový design.

Voštinové buněčné stěny jsou každá tvořena voštinovým sendvičem. Tímto způsobem je zvýšena stabilita voštinového jádra, zatímco hmotnost zůstává stejná nebo dokonce menší.

Rovněž je třeba prozkoumat přístup hierarchicky strukturovaných krycích vrstev, které nabízejí výhody z hlediska rozložení zátěže a kvality povrchu. Zkoumáním takových sendvičových struktur lze poté popsat a posoudit další fyzikální vlastnosti. Partneři projektu již mají označení Eureka s názvem „Hierarchical Hexagonal Sandwich Honeycomb Core (HiHex)“.

„Inovativní termoplastické voštinové struktury zajistí vysoký stupeň automatizace výroby a nízké materiálové náklady jako alternativu k předchozím nákladově náročným metodám výstavby,“vedoucí projektu Dr.-Ing. Ralf Schlimper, který vede skupinu „Vyhodnocení vláknitých kompozitních systémů“ve Fraunhofer IMWS.