Eigenschaften der Wabenbleche

Merkmale der Wabenplatte

Bildung eines räumlichen Stabwerks aus flächigen Bauteilen hohe Steifigkeit durch stabwerksähnliche räumliche Aussteifung optimales Verhältnis zwischen Steifigkeit und Festigkeit hohe Steifigkeit bei geringstem Gewicht effizienter Materialeinsatz und damit kostengünstig

geometrisch optimierte Wabenformen mit hoher Knicksteifigkeit
sortenreine Bauarten möglich
Kombination verschiedenster Materialien möglich
gute Brandschutzeigenschaften
Wärmeisolierung durch hohen Porenanteil
Geräuschdämpfung durch Fügen mit elastischen Klebern
beliebig auslegbare Konstruktion für jede Beanspruchung
hoher Flächenanteil der Fügeverbindung ,damit für viele Fügearten optimal geeignet
optimaler Sandwichkern für die Anbindung von Deckblechen
(wegen großer Fügeflächen)
mehrachsige Tragwirkung von zweiachsig bis isotrop
Kombinationen verschiedener Eigenschaften möglich
(Schalldämpfung –Steifigkeit–Wärmeisolierung)

Steifigkeiten / Gewichtsersparnis

Struktur- und Steifigkeitsberechnungen für die Kernstruktur sowie durchgeführte Versuche, ergeben bei Verwendung von zwei 0,4 mm Stahlblechen und einer Bauhöhe von 10 mm eine Steifigkeit von ca. 1.34x10⁶ Nmm²/mm bei einem Flächengewicht von 6,5 kg/m². Dies entspricht der Steifigkeit einer 4,25 mm dicken massiven Stahlplatte, die jedoch mit dem 5,3–fachen Gewicht behaftet wäre.

Die Wabenplatte ist unabhängig vom eingesetzten Material um den Faktor 5,3 leichter als eine entsprechend steife massive Platte.
Sie weist dabei eine ca. doppelte Bauhöhe auf. Die Einsparung an Gewicht bzw. Material wird für das aufwendigere Herstellverfahren (Umformen und Fügen) genutzt, so dass die Platten leichter und i.d.R. auch günstiger angeboten werden können als entsprechend steife massive Bleche.
Neuste Bauarten und Optimierungen zeigen für einige Bauarten eine bis zu 7,5-fache Gewichtseinsparung im Vergleich zu einer massiven Platte gleicher Steifigkeit.

Festigkeiten

Aufgrund der unterbrochenen Oberfläche (Höckeröffnungen) liegen die Spannungen bei der selbsttragenden Konstruktion in obigem Beispiel um den Faktor 2,5 höher, als bei einer gleich steifen massiven Platte. Das Verhältnis zwischen Steifigkeit und Festigkeit kann in der Wabenplatte optimal eingestellt bzw. ausgenutzt werden. Überfestigkeiten, die aus Gebrauchstauglichkeitsanforderung nicht ausgenutzt werden können, werden in der Wabenplatte durch die Höckergeometrie (Höhe, Form und Abstand) sowie durch die Materialwahl vermieden.
Ein statisches System darf sich nicht übermäßig durchbiegen, um das Vertrauen in die Konstruktion nicht zu beeinträchtigen. Hier wird häufig ein Durchbiegungsmaß von L/100 vorgeschrieben, das nicht überschritten werden darf. Übliche Sandwichplatten weisen hier ein Manko auf, da sie gleichzeitig bei hohen Steifigkeiten auch hohe Festigkeiten bereitstellen, die aber nicht ausgenutzt werden können. Dieses zu viel vorhandene Material wird hier verschenkt.

Die Wabenplatte stellt bei hoher Steifigkeit das optimal, ausreichende Maß an Festigkeit bereit, womit sie wegen der besseren Materialanordnung leichter als andere Konstruktionen wird.

Berechnungsansätze

Die näherungsweise Berechnung der Steifigkeit sowie der Spannungen in den Gurten kann vorläufig mit folgenden Formeln erfolgen:

Schnitt durch die Struktur

b: Gurtbreite
t: Blechdicke
h: mittlere Bauhöhe eines Bleches

Widerstandsmoment der Randfaser

Die ermittelten Steifigkeiten gelten dabei für alle Hauptachsen.

Fügetechniken

Die Konzeption der Wabenplatte sieht den Einsatz großflächiger Fügeverbindungen vor. Da die Fügestellen einen Flächenanteil von ca. 60% aufweisen und die beiden Formbauteile sich mechanisch verzahnen, wird ein Schubversatz wirkungsvoll unterdrückt. So können die verschiedensten Fügemittel bzw. Kleber von

    - Hotmelts
    - Epoxidkleber,
    - elast. 2K -Kleber,
    - Hotmelt-Flies,
    - Polyurethane oder auch
    - Weich- wie Hartlötverfahren

verwendet werden, ohne dass sich die beiden Formhälften unter Last gegeneinander verschieben. Auch Schweißverbindungen mittels Laser- und Punktschweißmaschinen können angewendet werden und bilden so eine rein metallische Leichtbauplatte.

Die Eigenschaften der Kleber erlauben die Anpassung an besondere Einsatzzwecke. So kann die Wabenplatte eine

    - dämpfende,
    - isolierende,
    - temperaturfeste (z.B. dauerhaft bis 150° C),
    - hochsteife,
    - schadenstolerante,
    - oder sogar "brandfeste" Verbindung

aufweisen.