Entwicklung und Erprobung von Krafteinleitungselementen für Strukturschaumteile und Sandwichkonstruktionen

Aufgrund ihrer gunstigen spezifischen Steifigkeit werden PUR Strukturschaumteile haufig in der Mobel-, Elektro-, Auto- und Bauindustrie eingesetzt. Die Festigkeit von Strukturschaum- und Sandwichbauteilen kann aber in sehr vielen Fallen nicht ausgenutzt werden, da es sehr schwierig ist, die auftretenden Krafte so in die Bauteile einzuleiten, daB Materialuberlastungen vermieden werden. Die Zielvorstellung bei der Entwicklung der Krafteinleitungselemente war deshalb 1. - eine feste Verankerung im Schaum zu gewahrleisten, 2. - eine kostengunstige, sichere Montage von Beschlagen zu ermoglichen, 3. - die Fertigung der Schaumteile selbst nicht wesentlich zu verteuern. In einer spannungsoptischen Untersuchung an plattenformigen EP-Bauteilen miteingegossenen Krafteinleitungen wurden die Grund lagen fur die Formgebung festgelegt. Fur die einzelnen Werkstoffe der Krafteinleitungselemente (PVC, PA, GF-EP, ABS, GF-PP, POM) sind die speziellen Formen durch Ein set zen der Werkstoffdaten E-Modul und Querkontraktion in einen 'schrittweisen Rechnungsgang bestirnrnt worden. Die Uberprufung der Form in diesen spannungsoptischen Versuchen zeigte eine sehr gleichrnaBige Flachenpressungsverteilung in der Grenzflache Element-Einbettungsmaterial, die eine ortliche Uber lastung des Einbettungsmaterials verhindert. Zur Dimensionierung der schaumabgewandten Seite des Elements wurden die Auszugskrafte von verschiedenen qefertigten Schraubenverbin dungen gemessen. Aus den Erkenntnissen der Versuche mit zweidimensionalen Kraft einleitungselementen und den Schraubenauszugsfestigkeiten ergab sich die Form nach Bild 1. Hinzu karn die spritzguBtechnische Ge staltung des Elementes und die Randbedingung, daR diese in PUR- - 2 - 3 Hartschaumplatten ( g ca. 400 - 800 kg/m ) der Dicke von 25 rnrn eingeschaumt werden sollten.

Autorentext
Helmut Schlüter hat Latein und Griechisch in Stadthagen unterrichtet.

Klappentext

Aufgrund ihrer gunstigen spezifischen Steifigkeit werden PUR­ Strukturschaumteile haufig in der Mobel-, Elektro-, Auto- und Bauindustrie eingesetzt. Die Festigkeit von Strukturschaum- und Sandwichbauteilen kann aber in sehr vielen Fallen nicht ausgenutzt werden, da es sehr schwierig ist, die auftretenden Krafte so in die Bauteile einzuleiten, daB Materialuberlastungen vermieden werden. Die Zielvorstellung bei der Entwicklung der Krafteinleitungselemente war deshalb 1. - eine feste Verankerung im Schaum zu gewahrleisten, 2. - eine kostengunstige, sichere Montage von Beschlagen zu ermoglichen, 3. - die Fertigung der Schaumteile selbst nicht wesentlich zu verteuern. In einer spannungsoptischen Untersuchung an plattenformigen EP-Bauteilen miteingegossenen Krafteinleitungen wurden die Grund­ lagen fur die Formgebung festgelegt. Fur die einzelnen Werkstoffe der Krafteinleitungselemente (PVC, PA, GF-EP, ABS, GF-PP, POM) sind die speziellen Formen durch Ein­ set zen der Werkstoffdaten E-Modul und Querkontraktion in einen 'schrittweisen Rechnungsgang bestirnrnt worden. Die Uberprufung der Form in diesen spannungsoptischen Versuchen zeigte eine sehr gleichrnaBige Flachenpressungsverteilung in der Grenzflache Element-Einbettungsmaterial, die eine ortliche Uber­ lastung des Einbettungsmaterials verhindert. Zur Dimensionierung der schaumabgewandten Seite des Elements wurden die Auszugskrafte von verschiedenen qefertigten Schraubenverbin­ dungen gemessen. Aus den Erkenntnissen der Versuche mit zweidimensionalen Kraft­ einleitungselementen und den Schraubenauszugsfestigkeiten ergab sich die Form nach Bild 1. Hinzu karn die spritzguBtechnische Ge­ staltung des Elementes und die Randbedingung, daR diese in PUR- - 2 - 3 Hartschaumplatten ( g ca. 400 - 800 kg/m ) der Dicke von 25 rnrn eingeschaumt werden sollten.

Inhalt

1. Zusammenfassung.- 2. Einleitung.- 3. Gestaltung und Werkstoffauswahl für Kraftein- leitungselemente aus Kunststoffen.- 3.1 Vorteile der Krafteinleitungselemente aus Kunst Stoffen.- 3.2 Werkstoffauswahl.- 3.3 Dimensionierung der Krafteinleitungselemente für die Verwendung von gewindeprägenden Schrauben.- 3.4 Haftfestigkeit des PUR-Hartschaums zu den Krafteinleitungselementen.- 3.5 Verankerung der Krafteinleitungselemente im PUR- Integralschaum.- 3.6 Auslegung von räumlichen Krafteinleitungselementen.- 4. Festigkeitsverhalten der Verbindung Krafteinleitungselement PUR-Hartschaum.- 4.1 Kurzzeitversuchef Messung der Auszugskräfte.- 4.2 Langzeitversuche.- 5. Erhöhung der Haftung zwischen Krafteinleitungs elementen und PUR-Hartschaum durch Verwendung verschiedener Klebsysteme.- 5.1 Verwendete Kleber und Klebsysteme.- 5.2 Verwendete Krafteinleitungselemente.- 5.3 Tabelle der Krafteinleitungselemente -Kleber Kombinationen.- 5.4 Versuchsdurchführung und -ergebnisse.- 5.5 Diskussion der Versuchsergebnisse.- 6. Krafteinleitung bei Sandwichkonstruktionen GFK-PUR-GFK.- 6.1 Verwendete Sandwichelemente.- 6.2 Kurzzeitzugversuche.- 6.3 Versuchsergebnisse.- 7. Verwendete Abkürzungen.- 8. Literaturverzeichnis.