Gestaltungsmög­lichkeiten und Eigenschaften von zellweitenver­änderlichen Wabenkernen für Sandwichstruk­turen

In Luftfahrzeugen sind verschiedene Strukturbauteile, wie Ruder, Fußbodenplatten, teilweise ganze Rümpfe von Business-Jets, Verkleidungen, Trennwände, etc., in Sandwichbauweise ausgeführt. In Kombination aus Deckschichten und Honigwabenstrukturen als Kerne besitzen diese Strukturen sehr hohe gewichtsspezifische mechanische Eigenschaften. Die Wabenkerne haben vor allem die Aufgabe die zwischen den Deckschichten wirkenden Lasten aufzunehmen und zu übertragen. Je nach Art, Höhe und Position der Belastung wird der Kern in einem Sandwichelement in bestimmten Bereichen mehr oder weniger stark beansprucht. Über das Verkleben von dünnen Materialien wie Aramidpapieren zu Stapeln und deren Expansion wird die Herstellung der Kerne realisiert. Durch die Variation der Klebeabstände auf dem Papier können Zellen anderer Dimension im Kern ausgebildet werden. Diese erzeugen lokal veränderliche Eigenschaften, wodurch eine Anpassung an den Lastzustand ermöglicht wird. Zur Umsetzung sind Untersuchungen zu den Ausgangsmaterialien, Wabenkernen und dem Expansionsprozess notwendig.

Mögliche Themen für Studienarbeiten

• Bestimmung von Zellübergangsgrößen, -mustern und Realisierbarkeit von Abstufungen zu kleineren/ größeren Zellweiten für Sechseckzellen unter Berücksichtigung von FertigungsrandbedingungenEntwicklung von Aufnahmen für zyklische Belastungen von Proben papierartiger Materialien

• Bestimmung kleinster herstellbarer Zellgrößen in Abhängigkeit der Papierdicke unter Fertigungs- und Eigenschaftslimitierungen

• Untersuchung von Simulationsansätzen zur Abbildung des geschichteten Harz-Papier-Harz Aufbaus von Honigwabenzellwänden

• Zusammenfassung von analytischen Methoden und Theorien zur Bestimmung von Sandwich-Wabenkerneigenschaften auf Basis diskret stützender Stellen

• Ansätze zur simulativen Homogenisierung von detaillierten Sandwichwabenkernmodellen zu effektiven Volumenelementmodellen

• Entwicklung einer Versuchsvorrichtung zur experimentellen Bestimmung von Biegeeigenschaften für dünne papierartige Materialien

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Research Associate

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Mr Dipl.-Ing. Philipp Engel

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