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Kernmaterialien spielen eine zentrale Rolle in der Herstellung moderner Verbundwerk-stoffe, insbesondere im Kontext des Leichtbaus. Sie dienen als mechanisch belastbare Zwischenlagen zwischen Deckschichten aus Faserverbundmaterialien wie CFK oder GFK. Durch ihre geringe Dichte und ihren spezifischen Strukturmerkmalen – etwa als Schaum, Waben oder Balsaholz [1] – ermöglichen sie eine drastische Gewichtseinsparung bei gleichzeitig hoher Biegesteifigkeit [2] und realisierbarer Energieabsorption.
Im Sandwichaufbau übernehmen Kernmaterialien die Funktion eines Abstandhalters, der die äußeren Deckschichten auf Distanz hält und so das Flächenträgheitsmoment [3] erhöht. Dies führt zu einer verbesserten Lastverteilung, reduziert lokale Spannungen und steigert die Gesamtsteifigkeit des Bauteils. Besonders in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau sowie bei Sportgeräten sind solche Strukturen unverzichtbar, da sie eine optimale Kombination aus Festigkeit, Steifigkeit und Gewicht bieten.
Die Auswahl des geeigneten Kernmaterials hängt von verschiedenen Faktoren ab, dazu zählen etwa mechanische Anforderungen, thermische Belastbarkeit, Brandschutz, Verarbeitbarkeit und Kosten. Neben klassischen Materialien wie Kunststoffschäumen oder Aluminiumwaben gewinnen nachhaltige Alternativen zunehmend an Bedeutung – etwa recycelbare Thermoplaste, biobasierte Schäume oder Kernstrukturen auf Basis von Naturfasern.
Insgesamt sind Kernmaterialien nicht nur Füllstoffe, sondern vielmehr funktionsgebende Elemente, die die Leistungsfähigkeit von Verbundsystemen entscheidend prägen und neue Freiheitsgrade im Leichtbau eröffnen.
Material-Code #K913: In der Energieabsorption, im Leichtbau, in der Schallabsorption und in der Strömungstechnik liegen die typischen Anwendungen dieses optisch inspirierenden und zudem thermoformbaren Materials.
3 Facts:
[1] Als Balsaholz wird ein extrem leichtes, poröses und dennoch relativ festes Nutzholz bezeichnet. Seine Dichte liegt zwischen 0,1 und 0,2 g/cm³, damit zählt es zu den leichtesten Holzarten.
[2] Die Biegesteifigkeit beschreibt den Widerstand eines Materials gegen Verformung durch Biegebelastung.
[3] Das Flächenträgheitsmoment ist eine zentrale Größe aus der Technischen Mechanik, die den Widerstand eines Querschnitts gegen Biegung und Verformung charakterisiert.