Sandwichconstructies

Sandwichconstructies (lichtgewicht)

Eigenschappen
Categorie:	Technieken
Originele auteur:	Remco Balk en Henk de Weerd
Jaar:	2011
Wikipedia link:	Sandwich-structured composite

Inleiding

Overal om ons heen worden sandwichconstructies gebruikt. Vaak in vele soorten en maten, omdat in de samenstelling van een sandwichconstructie eindeloos gevarieerd kan worden.

Definitie Sandwichconstructie:
Bestaat uit twee dunne, dichte, sterke en hard bekleedde lagen plastic, metaal of hout die met elkaar verbonden zijn door middel van kleefmiddelen aan een kern van een licht materiaal, waardoor een paneel wordt gevormd.

Beschrijving

Een sandwich materiaal is een composiet materiaal dat bestaat uit twee dunne maar stijve buiten panelen met daar tussen een dikke lichte kern. Door het combineren van deze twee materialen met hun verschillende eigenschappen, is het mogelijk om een constructie te verkrijgen, die een hoge stijfheid heeft bij een relatief laag gewicht. Sandwichconstructies hebben naast constructieve eigenschappen ook andere zeer interessante mogelijkheden. Zo zijn ze ook zeer geschikt als thermische en akoestische isolatie.

De stijfheid en sterkte

Ten opzichte van het solide materiaal heeft een sandwichconstructie, waarin dezelfde massa wordt gebruikt, maar door een kern twee keer zo dik geworden is, een zeven keer zo hoge stijfheid en een drie keer zo hoge buigsterkte. (zie tabel)

De stijfheid van een balk of plaat wordt bepaald door de afstand van het buitenste materiaal tot de buiglijn. Hoe groter deze afstand, hoe stijver de balk of plaat. Door een lichte kern toe te voegen wordt deze afstand bij een sandwich groter, waardoor de stijfheid toeneemt, maar het gewicht praktisch hetzelfde blijft.

Eigenschappen

Zoals eerder benoemd bestaat er een breed scala aan te combineren materialen. De meest gebruikte materialen zijn hieronder weergegeven:

Kern

• Gerecycled papieren honingraat
• PP honingraat
• XPS
• EPS
• PP hardschuim
• PET hardschuim
• Glasvezelversterkte PP
• Alu Foam

Oppervlaktehuiden

• Hout
• Vezelversterkte PP
• PP/ PC
• Aluminium
• Gegalvaniseerd staal
• Inox (RVS)
• HPL
• Email

3D-sandwichconstructies

Naast sandwichconstructies in paneelvorm, zijn er ook 3D-varianten. Hierbij is te denken aan:

• Velgen
• Overhead lockers in vliegtuigen

Deze 3D-varianten, zoals de overhead lockers, worden opgebouwd uit spuitgegoten kuipen, die vervolgens gevuld worden met schuim om zo een sandwichconstructie te vormen.

Proces

Er zijn vele manieren hoe een sandwichconstructie opgebouwd kan zijn. Hieronder zijn twee harde buiten panelen te zien en een honingraad kern, met daartussen een bindmiddel (lijm).

Opbouw sandwichconstructie

Toepassingen

Doordat er voor de samenstelling van een sandwichconstructie eindeloze mogelijkheden bestaan, zijn de toepassingen ook zeer uit een lopend. Denk hierbij bijvoorbeeld aan:

• Meubels: Tafelbladen, kasten, legplanken, enz.
• Tijdelijke installaties: Zijwanden en daken voor tenten, vloerpanelen voor podiumbouw, enz.
• Communicatie: Panelen voor standenbouw, POS displays, enz.
• Verpakking: Flightcases, allerlei boxen voor herbruikbare verpakking, enz.
• Transport: Wanden voor boot-, wagen- en vliegtuig inrichtingen, vloerpanelen, kasten in bedrijfsvoertuigen, enz.

Bij het bepalen van de samenstelling kan gebruik gemaakt worden van de volgende criteria:

1. Functie bepalen
2. Aandeel gewicht
3. Aandeel kosten
4. Constructie samenstellen

Voorbeeld:

1. Functie bepalen > Geconditioneerd vervoer
2. Aandeel gewicht > Isolatie waarde is hier belangrijker dan het gewicht
3. Aandeel kosten > Langere houdbaarheid is de investering waard
4. Constructie samenstellen > Lichtgewicht hoogwaardige isolatie met stootvaste binnenzijde

Voordelen

• Relatief grote sterkte bij een relatief laag eigen gewicht
• Besparing materiaal
• Milieubewust door hergebruik materialen
• Besparing op transport kosten

Nadelen

• Lastiger produceren
• Arbeidsintensiever
• Rekening mee houden tijdens het ontwerpen
• Hogere kostprijs dan solide product

Milieuaspecten

• De materialen zijn op zichzelf goed te recyclen, maar door de verlijming is dit niet meer mogelijk
• Shredden tot nieuwe grondstof

Leveranciers en kenniscentra

• Technopanel 2000
• Eriks + Baudoin
• ERG Aerospace Corporation
• MDA Composites: "Composites Basics: Materials"
• Blitzer T (1997), Honeycomb technology: materials, design, manufacturing, applications and testing, Chapman & Hall