Optimierung von Inserts in Sandwichstrukturen durch additive Fertigung

Zusammenfassung

Für den Aufbau von Flugzeugkabineninterieur werden Sandwichstrukturen verwendet, da sie exzellente gewichtsspezifische Steifigkeiten und Festigkeiten aufweisen. Schwachpunkte der Sandwichstrukturen sind die Lasteinleitungsstellen, da der Kern die lokal eingeleiteten Kräfte weder aufnehmen noch in die dünnen Deckschichten übertragen kann. Daher werden sogenannte Inserts eingesetzt. Dabei handelt es sich um vollzylindrische Einsätze mit Gewinde, die in Aussparungen in den Kern geklebt werden. Eine Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit dieser Verbindungsstellen wird durch eine Vergrößerung des Durchmessers des Inserts oder der Klebstoffmasse erreicht. Darüber hinaus bietet die hohe Gestaltungsfreiheit additiver Fertigungsverfahren das Potenzial das Gewicht der Verbindungsstellen zu reduzieren. Eine Möglichkeit ist es die klassischen Inserts durch Inserts mit Hohlräumen im Inneren oder durch Inserts mit einer anderen Kontur zu ersetzen. Des Weiteren wird durch additive Fertigung eine direkte Integration lastpfadoptimierter Inserts in die Kernstruktur ermöglicht. Die Auswirkung einer Formänderung und einer direkten Integration des Inserts in den Kern mit Hilfe numerischer Optimierungen werden in experimentellen Untersuchungen detailliert analysiert.