Sandwichstructuren

Sandwichstructuren zijn een type samengesteld materiaal dat bestaat uit twee dunne, stijve face sheets met een kern daartussen, meestal gemaakt van een lichtgewicht materiaal. De face sheets dragen het contact en geven, in combinatie met de kern, een hoge buigstijfheid en trekbelasting per gewicht.

De opbouw bestaat uit twee stevige face sheets die de buitenlaag vormen, een kern die afstand tussen de faces bewaart en schokdemping biedt, en een bindmiddel (lijm) die de drie lagen aan elkaar hecht. De kern kan schuim (polymeer), honingraat of andere lichtgewicht materialen zijn. De componenten worden met verschillende lijm- en lijmverbindingstechnieken samengevoegd, vaak onder vacuüm of in een autoklave bij toepassing van koolstof- of glasvezelversterkte kunststoffen.

Veelvoorkomende materialen zijn face sheets van glas- of koolstofvezelversterkt kunststof, aluminium of keramische platen; kernen van schuim of honingraat (papier, aluminium, aramide). De combinatie bepaalt de eigenschappen zoals stijfheid, sterkte, thermische isolatie en slagvastheid.

Productie en verwerking omvat lamineren of autoklavebewerkingen voor vezelversterkte kunststoffen, lijmverbindingen en vacuümverpakking. Ontwerpen richten zich op de afstemming van face sheet en kern, zodat gewicht en stijfheid optimaal zijn voor de gewenste belasting en om delaminatie en kernschade te voorkomen.

Voordelen en beperkingen: sandwichstructuren bieden een hoge stijfheid- en sterkte-gewichtverhouding en vaak goede thermische en akoestische isolatie, afhankelijk van materiaalkeuzes. Nadelen zijn kwetsbaarheid voor impact, delaminatie bij beschadiging en mogelijke vochtopname in de kern.

Toepassingen omvatten onder meer de luchtvaart, automobielindustrie, scheepvaart en windturbinebladen. Ontwerpkeuzes hangen af van belasting, omgevingsomstandigheden en productie-economische factoren; tests voor flexure, kernshear, delaminatie en impact, evenals non-destructive testing, worden routinematig toegepast.