Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
Das Ziel des Projekts HPHex bestand darin, das Leichtbaupotenzial neuer hierarchisch aufgebauter Sandwichmaterialien zu untersuchen, die kostengünstig in hochautomatisierten Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Das Teilprojekt TP2 des Fraunhofer IMWS analysierte Verformungs- und Versagensprozesse dieser Materialien im Vergleich zu klassischen Sandwichtypen. Neue Berechnungswerkzeuge und Analysemethoden wurden entwickelt, um das komplexe mechanische Verhalten der hierarchischen Sandwichaufbauten zu untersuchen.
Die Ergebnisse des Projekts umfassen grundlegende Erkenntnisse zur Mesomechanik und zum Versagensverhalten der hierarchischen Sandwichmaterialien. Es wurden numerische Studien durchgeführt, um das Verhalten variabler Designparameter zu untersuchen. Basierend auf den Erkenntnissen aus den numerischen Analysen wurden vielversprechende Sandwichkonfigurationen mit hierarchischem Aufbau festgelegt, aufgebaut, mechanisch geprüft und analysiert. Es wurde gezeigt, dass ein hierarchischer Sandwichaufbau technisch umsetzbar ist und verbesserte gewichtsbezogene mechanische Eigenschaften im Vergleich zum klassischen Sandwichaufbau erreichen kann.
Das Projekt wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner ThermHex Waben GmbH und in Kooperation mit EconCore und der Universität KU Leuven durchgeführt. Die entwickelten Berechnungswerkzeuge und experimentellen Methoden können auf andere Materialkombinationen übertragen werden, erfordern jedoch Anpassungen an spezifische Anwendungsfälle.
Zusammenfassend hat das Projekt HPHex wichtige Erkenntnisse und Werkzeuge für die Untersuchung hierarchischer Sandwichmaterialien geliefert, die das Leichtbaupotenzial und die Herstellungskosten berücksichtigen. Es wurden vielversprechende Konfigurationen identifiziert und analysiert, die das mechanische Verhalten verbessern können. Diese Ergebnisse werden auch in zukünftigen Projekten, einschließlich der Entwicklung von Sandwichkomponenten für Flugzeuge, verwendet.