Herstellung, Untersuchung und Evaluierung von faserverstärkten gradierten Sandwichstrukturen im Spritzgießprozess

Das 1K- und das 2K-Spritzgießverfahren dienen zur Herstellung thermoplastischer Sandwichstrukturen. Die Herstellung der PP-Schäume erfolgt durch das CELLMOULD® -Verfahren mit einem physikalischen Treibmittel. Funktional gradierte Sandwichstrukturen lassen sich durch die Mikrostrukturuntersuchung evaluieren. Die mechanischen Eigenschaften werden durch die Biegeprüfung bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich funktional gradiertes Material bei der Sandwichstruktur ergibt, die durch 1K-Spritzgießen hergestellt wird. Die Sandwichstrukturen führen zur Erhöhung des Biegemoduls und der Biegefestigkeit gegenüber kompaktem und geschäumtem PP. Außerdem weisen die Versagensarten der Sandwichstrukturen bei der Biegeprüfung und der Bestimmung der interlaminaren Scherfestigkeit keine Delamination zwischen Deck- und Kernschicht auf. Bei der Berechnung durch den modifizierten Gonzales-Ansatz und die Paralleltheorie zeigt sich, dass der E-Modul der Schäume und der Sandwichstrukturen fast identisch mit jenem aus den Experimenten ist. Die nahezu identische Durchbiegung aus dem Experiment und der Berechnung lässt sich auch durch die Euler-Bernoulli-Balkentheorie nachweisen. Die Arbeit zeigt auf, dass sich die Dichte der Sandwichstrukturen ohne signifikante Abnahme der spezifischen mechanischen Eigenschaften reduziert. Mit der Verwendung von mechanischen Eigenschaften von Teilkomponenten können die Biegeeigenschaften der gradierten Sandwichstrukturen durch eine Berechnung vorausgesagt werden.