veröffentlichen Zeit: 2025-03-14 Herkunft: Powered
Verbundnetzstrukturen haben sich aufgrund ihres außergewöhnlichen Verhältnisses zu Gewicht, der Schadenstoleranz und der strukturellen Effizienz als revolutionäre Lösung in Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und fortschrittlichen Ingenieurbereichen herausgestellt. Diese gitterartigen Strukturen, gekennzeichnet durch dreieckige Versteifungsrippen, übertrifft traditionelle Sandwichstrukturen und Aluminiumisogridstrukturen, indem sie das leichte Design mit quasi-isotropem mechanischen Verhalten kombinieren. Die Entwicklung fortschrittlicher Fertigungstechnologien wie automatisierter Faserplatzierung (AFP), Filamentwicklung und kontinuierlicher Faser-3D-Druck hat die Herstellbarkeit von Verbundgitterstrukturen weiter verbessert und die kostengünstige Produktion komplexer Geometrien ermöglicht.
Tructuraleffizienz und Lastverteilung:
Die dreieckige Gitterkonfiguration verteilt gleichmäßig mechanische Belastungen durch sein Gitter und ahmt das Verhalten von quasi-isotropen Materialien nach. Im Gegensatz zu herkömmlichen Wabenkernen, die auf der Übertragung der Scherkraft auf die Kleberbindung angewiesen sind, sind zusammengesetzte Igridrippen integral mit der Haut verbunden, wodurch die Steifheit aufrechterhalten wird und gleichzeitig das Delaminierungsrisiko beseitigt. Studien haben gezeigt, dass Igridplatten im Vergleich zu Aluminiumlegierungen eine Gewichtsreduzierung von 20 bis 30% erreichen und gleichzeitig die Knickresistenz aufrechterhalten oder sogar übertreffen. Darüber hinaus verbessert ihre sich wiederholende Rippenhautarchitektur die Schadenstoleranz, indem sie die Auswirkungen (wie Rippenfrakturen) in einzelnen Einheitszellen einschränken und katastrophales Versagen verhindert.
Umweltanpassungsfähigkeit:
Verbundnetzstrukturen weisen in harten Umgebungen eine hervorragende Leistung auf. Das Open-Grid-Design verhindert den Feuchtigkeitseinschluss, ein kritischer Fehler in Waben-Sandwichstrukturen, bei dem der Wassereintritt die Korrosion beschleunigt. Die thermische Stabilität kann verstärkt werden, indem die thermischen Expansionskoeffizienten (CTE) der Rippen und der Haut angepasst werden. Beispielsweise nutzen Hybridformen, die Aluminium und Polytetrafluorethylen (PTFE) kombinieren, unterschiedliche CTEs, um die Verdichtung während des Aushärtungsprozesses zu optimieren, um die dimensionale Genauigkeit unter thermischem Radfahren zu gewährleisten.
Flexibilität der Herstellung:
Gitterstrukturen können sich an komplexe Geometrien anpassen, die von Parabolantennenreflektoren bis hin zu Raketenzylinder reichen. Automatisierte Prozesse wie AFP- und Filamentwicklung ermöglichen die schnelle Produktion gekrümmter Oberflächen und flacher Felder und senken die Arbeitskosten um bis zu 40% im Vergleich zu manuellem Verbundlayup.