Was ist ein Wabenkern?
Ein Wabenkern ist eine Struktur, die aus sechseckigen, lückenlos angeordneten Säulen besteht.
Honeycomb bedeutet Bienenstock und ist, wie der Name schon sagt, wie ein Bienenstock mit Löchern geformt. Es ist ein leichtes Material, da seine Struktur zu mehr als 90 % aus Luft besteht. Es ist außerdem stark und stoßdämpfend und wird daher für Anwendungen verwendet, bei denen Leichtigkeit und Stärke erforderlich sind.
Die große Anzahl von Hohlräumen im Material verleiht ihm außerdem die Fähigkeit, die Strömung in eine bestimmte Richtung zu lenken. Der Gleichrichtereffekt wird auch in Schaukästen und Windkanälen genutzt.
Anwendungen von Wabenkernen
Wabenkerne werden aufgrund ihrer Eigenschaften in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt. Die Anwendungen, in denen sie eingesetzt werden, erfordern ein geringes Gewicht und eine hohe Steifigkeit, was Wabenkerne zu einem idealen Werkstoff macht.
1. Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie
Wabenkerne werden als Strukturmaterial in Flugzeugen und Raumfahrzeugen sowie in Karosserieteilen und Fahrradrahmen verwendet. Wabenkerne sind leicht und dennoch sehr steif und tragen dazu bei, die Treibstoffeffizienz von Flugzeugen zu verbessern und ein hohes Maß an Sicherheit zu gewährleisten.
2. Bauindustrie
Wabenkerne werden manchmal für Außenverkleidungen von Gebäuden sowie für Innenwände und Decken verwendet. Sein geringes Gewicht verringert das Gesamtgewicht des Gebäudes und verbessert seine Widerstandsfähigkeit gegen Naturkatastrophen wie Erdbeben.
3. Sportartikel
Wabenkerne können in Produkten wie Skibrettern und Snowboards verwendet werden.
Funktionsweise von Wabenkernen
Aufgrund ihrer Struktur sind Wabenkerne extrem steif. Unter Steifigkeit versteht man die Fähigkeit eines Objekts, äußeren Kräften zu widerstehen, ohne sich zu verformen. Aufgrund seiner Steifigkeit lässt sich der Wabenkern bei Stößen nicht so leicht verformen und gewährleistet so eine stabile Leistung.
Da der größte Teil des Innenraums aus Luft besteht, besitzt er auch hohe Wärmedämmeigenschaften und wird in Wärmedämmungsanwendungen eingesetzt. Insbesondere Papierwaben, die eine niedrige Wärmeleitfähigkeit des Materials selbst haben, weisen eine hervorragende Wärmedämmleistung auf.
Arten von Wabenkernen
Wabenkerne werden aus verschiedenen Materialien hergestellt, darunter Aluminiumwaben, Aramidwaben und Papierwaben.
1. Aluminiumwabenkern
Es gibt verschiedene metallische Wabenkerne, aber Aluminium ist das leichteste unter den Metallen und hat außerdem eine ausgezeichnete Druckfestigkeit. Aluminiumfolie wird zu einer Wabenstruktur geformt und ihr geringes Gewicht und ihre Festigkeit werden in einer Vielzahl von Bereichen wie Automobilen, Zügen und Flugzeugen genutzt.
2. Aramidwabenkern
Wabenkerne aus Kunststoff werden aus Aramid hergestellt, das eine hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit aufweist. Aramid verfügt über hervorragende Eigenschaften in Bezug auf Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit, geringes Gewicht und Flexibilität. Außerdem ist es feuerbeständig sowie chemisch und thermisch stabil.
Es wird zunehmend in Flugzeugen eingesetzt und ersetzt dort Aluminiumwaben. Es hat jedoch auch Nachteile, wie z. B. Maßänderungen aufgrund der hygroskopischen Eigenschaften des Harzes und hohe Kosten.
3. Papierwabenkern
Papier wird zu einer Wabenstruktur geformt. Als Papier wird Kraftpapier verwendet. Es ist leichter als Aluminium und Aramid. Außerdem ist es ein umweltfreundliches Material, da es recycelbar ist. Es wird in Baumaterialien, Verpackungsprodukten und als Trennwände in Ausstellungsräumen verwendet.
Als Papier hat es Schwächen bei der Wasserbeständigkeit und der Hitzestabilität. Um diese Schwächen auszugleichen, wird die Oberfläche mit einer porösen Kieselsäurebeschichtung versehen.
Weitere Informationen zu Wabenkerne
Produktionsverfahren für Wabenkerne
Wabenstrukturen werden durch das Zusammenkleben von Platten hergestellt. Es gibt zwei Herstellungsverfahren: das Spannen und das Riffeln, wobei das Spannverfahren das gebräuchlichste ist. Das Prinzip des Spannverfahrens wird im Folgenden erläutert.
1. Materialzuschnitt und Vorbehandlung
Zunächst wird die benötigte Materialmenge von einer Rohmaterialrolle abgeschnitten und zu Platten geformt. Die ausgeschnittenen Bleche werden in einem Vorbehandlungsprozess entfettet. Bei metallischen Werkstoffen wird eine Ätzung durchgeführt.
2. Laminierung
Nach der Vorbehandlung wird ein Klebstoff auf die Platte aufgetragen. Der Klebstoff wird nicht auf die gesamte Platte aufgetragen, sondern in regelmäßigen Abständen in einem linearen Muster, wobei einige Bereiche beschichtet werden und andere nicht. Die mit Klebstoff beschichtete Platte wird dann in Lagen gestapelt.
3. Dehnen
Durch Recken der geschichteten Platten (Entfalten aus dem gefalteten Zustand) werden die nicht verklebten Bereiche angehoben und der Wabenkern gebildet.
Je nach Anwendung kann der Wabenkern beidseitig laminiert werden, um eine Sandwich-Paneelstruktur zu bilden. In diesem Fall werden die zu laminierenden Oberflächen behandelt.