borit Wabenplatte  zur Startseite

Wirkungsweise

Es wurde eine neue Plattenbauart entwickelt, die extrem leicht und steif ist. Hier werden je zwei ausgeprägte borit - Wabenbleche über die positiven Formelemente passgenau ineinander gesetzt.

Unterschiedliche, dem Einsatzzweck angepasste und bekannte Fügeverfahren erlauben es, große Flächenanteile über die Kontaktstellen miteinander zu verbinden. Daraus ergibt sich ein formschlüssiges Bauteil mit einem extrem steifen Kerngefüge, das eine Tragwirkung analog zu einem räumlichen Stabwerk aufweist.

Auf den beiden Seiten der Kernwabe sind ebene Gurte vorhanden, auf denen Deckbleche ebenfalls mit großer Kontaktfläche angebunden werden können. Diese Gurte unterstützen dabei das Deckblech, so das zusätzlich zu einer hohen Biegesteifigkeit auch eine hohe Knicksteifigkeit erreicht wird.

Neben der achteckigen Form zeichnen sich auch sechseckige Höckerformen durch hervorragende Eigenschaften aus. Während die Achtecke ein orthogonales Gurtmuster erzeugen, entsteht bei der Verwendung von Sechsecken ein sich dreifach kreuzendes Gurtmuster. Dies kann so eingestellt werden, dass die einschließenden Winkel 60° Grad betragen. Die so entstandene Platte hat den mechanischen Vorteil, dass ihre Steifigkeit in allen Richtungen gleich ist (Isotropie).

Durch Kombination der verschiedensten Grundmuster kann eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme erstellt werden, die alle dem gleichen Grundprinzip einer Kernkonstruktion mit hoher Eigensteifigkeit folgen.

Besondere Eigenschaften weisen dabei die Achteck- und Sechseckstrukturen auf. Aber auch viereckige und dreieckige Ausbildungen sind möglich. Diese eignen sich besonders gut zur Verwendung als Kern eines Sandwichs.

So entstehen wabenförmige Kunststoffbauweisen, die den bekannten Honeycomb Waben vom Aussehen stark ähneln - nur dass sie völlig anders hergestellt wurden. Statt versetzt zu verkleben, in Streifen zu schneiden und zur Endstruktur aufzufächern, werden hier die Waben direkt aus der Folie gezogen. Mit einem passgenau eingesetztem zweiten gleichen Formteil wird ein symmetrischer Kernaufbau erreicht.

Im Gegensatz zu den bisherigen konventionellen Wabenkernen stellt diese neue borit Struktur eine hohe Verklebefläche für die Deckblechanbindung zur Verfügung und kann darüber hinaus aus nahezu jedem Material hergestellt werden.

Merkmale der borit® -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. 1.34·106 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 folgende Tabelle zeigt einen Vergleich verschiedener Materialien:

Material

2 x 0,4 mm

Biegesteifigkeit

[Nmm²/mm]

Gewicht

[kg/m²]

Vergleichsdicke der massiven Platte [mm]

Gewicht der Vergleichsplatte
[kg/m²]

Stahl

1 340 000

6,50

 

4,25

 

34,0

Titan

670 000

3,60

19,1

Aluminium

446667

2,16

11,5

 

 

--------- borit 82 % leichter ----------

Die borit 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 9,0-fache Gewichtseinsparung im Vergleich zu einer massiven Platte gleicher Steifigkeit.

 

Steifigkeiten in Abhängigkeit zur gewählten Blechdicke bei konstanter Formtiefe von 3mm:

Blech­
dicke
 
mm

Biege-
steifigkeit

Nmm²/mm

Gewicht


kg/m²

Ersatz­
dicke*

mm

Gewichts­
faktor*

-

  0,05

13380

0,9

0,91

9,1

  0,075

19404

1,3

1,04

6,9

  0,10

28305

1,7

1,17

5,9

  0,15

42507

2,6

1,34

4,5

  0,20

57635

3,4

1,49

3,7

  0,30

94201

5,0

1,75

2,8

* bezieht sich auf ein gleich steifes, massives Blech

Unter Beibehaltung des Werkzeuges können über die Wahl der Blechdicke unterschiedliche Steifigkeiten und Flächengewichte eingestellt werden.





Wabenplatte mit 3 mm Formtiefe

Übergreifungsstoß

Werden die Einzelbleche um eine Reihe versetzt miteinander verbunden, so ergibt sich die Möglichkeit eines Übergreifungsstoßes, mit dem die borit Platten nahtlos zu größeren Einheiten verbunden werden können.

Die Verbindung erfolgt durch Kaltklebeverfahren oder mittels Punktschweißen. Mit dieser Technik sind beliebig große zusammenhängende Flächen ohne sichtbare Übergänge realisierbar. Durch die breite und verzahnende Überlappung bleibt die Biegesteifigkeit vollständig erhalten.

Randanbindung
Die Anbindung der borit Wabenplatte kann mit üblichen Hut-, Z- oder U-Profilen erfolgen. Dabei kann die Größe der Überdeckung auf die Bauart und Struktur der borit Platte abgestimmt werden.
Berechnungsansätze

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

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

Trägheitsmoment
                      Widerstandsmoment

Die ermittelten Steifigkeiten gelten dabei für alle Hauptachsen.


Schnitt durch die Struktur
Fügetechniken

Die Konzeption der borit Wabenplatte sieht den Einsatz großflächiger Fügeverbindungen vor. Da die Fügestellen einen Flächenanteil von mindestens 50% aufweisen und die beiden Formbauteile sich mechanisch verzahnen, wird ein Schubversatz wirkungsvoll unterdrückt. So können die verschiedensten Klebstoffe 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 borit Wabenplatte eine - dämpfende, - isolierende, - temperaturfeste (z.B. dauerhaft bis 150° C), - hochsteife, - schadenstolerante, - oder sogar "brandfeste" Verbindung aufweisen.

Bauweisen

Metall

Nahezu alle gut umformbaren Metalle sind für die Herstellung der borit Wabenplatte geeignet. Die Dehnfähigkeit sollte dazu über ca. 25 % liegen. Aber auch schlechter umformbares Material kann durch eine geeignete Formgebung der Kavitäten verwendet werden.

 

Kunststoff

Gerade im Kunststoffbau können die Kavitäten sehr steil ausgeführt werden und erlauben damit extreme Bauweisen, die in Metall nicht ohne weiteres herstellbar sind.

 

Nachwachsende Rohstoffe

Mit diesen und weiteren Bauweisen ist extremer Leichtbau möglich. Dazu wird entweder die Kernstruktur als tragend konzipiert oder der Kern wird auf optimale Schubfestigkeit in Verbindung mit Deckplatten ausgelegt. Diese beiden Bauweisen zeigen dann die Vorteile

- einer in allen Richtungen gleichen Steifigkeit (Isotropie)
- die Verwendungsmöglichkeit von höherfesten Deckplatten,
- sehr niedrigem Gewicht (z.B. 1,3 - 3,0 kg/m²) und
- einer optimal ausgelegten Kernstruktur für maximale Steifigkeit und Festigkeit.

Ebenso können wir unsere Platten aus nachwachsenden Rohstoffen herstellen.
Leichtbauplatten aus Flachs, Baumwolle, aus groben Holzfasern (MDF) oder auch aus Papier sind möglich.

Sandwichbauweisen

Die borit Wabenplatte kann in unterschiedlichsten Arten zu einem Sandwich aufgebaut werden. Hierzu kann gleiches oder auch unterschiedliches Material als Deckplatte verwendet werden. Sei es in einer extrem steifen doppelten Struktur, in Bauweisen mit GFK-, Holz- oder Aluminiumdeckplatten. Auch mehrfach abgestufte Bauweisen mit groben Strukturen im Kernzentrum und dichteren Aufbauten nach außen hin sind realisierbar.

Anwendungsgebiete

Es gibt eine Vielzahl an Anwendungsbereichen. Überall dort wo Leichtbauplatten verwendet werden können, ist auch der Einsatz der borit - Wabenplatten denkbar. Da sie sehr kostengünstig herzustellen ist, ergeben sich aus Substitutionsüberlegungen eine Vielzahl an Möglichkeiten. Betrachtet man darüber hinaus die besonderen Eigenschaften, kann für die jeweilige Anforderung ein optimales Produkt angeboten werden.

• Bauindustrie (Bodenplatten, Deckenplatten, Gerüstbau, Schalungsplatten, Leichtbau-Träger, Fassadenelemente, Stellwände, Ausfachungselemente, Kühlpaneele, ...)
Flugzeugbau (Bodenplatten, Leichtbau-Container zu Frachtzwecken, Zwischenwände, Innenausbau,...)
Automobilindustrie (Bodenplatten, Trennwände, Schubversteifungen, Seitenaufprallschutz, Beulversteifungen, Aufbauten von LKW's, Schalldämpfer, Dämfungsbauteile, Akustikbauteile, Wärmeschutzbleche,..)   
Schiffsbau (Bodenplatten, Zwischenwände, tragende Bauteile,...)
Schienenfahrzeugbau (Böden, Decken, Innenausbau,...
Industriebau (Hochregallager, Stege, Laufbrücken, Rampen, Aufzüge, Schaltschränke, Versteifung von zylinderförmigen Bauteilen, Rolltore, Isolierwände, Akustikwände,...)
Beleuchtungstechnik (Beleuchtungstechnik, Strahler, Reflektoren, ...)
Verpackungsindustrie (Transportbehälter, Faltboxen, Displays,...)
Möbelbau (Tische, Regale, Schränke, metallkernverstärkte Konstruktionen,...)
Türen (Türblätter mit Metallkern zur Einbruchssicherung, elektromagnetische Abschirmung,...)
Innenausbau (mit borit verstärkte Gipskartonplatten, Deckenkassetten,...)
Großküchenbau (Arbeitsplatten aus Edelstahl,...)
Brückenbau (Fahrbahnbohlen, Fahrbahnplatten,...)
Wärmetauscher, Wärmespeicher (Industriebedarf, Kollektoren auf Dächern, Solarkollektoren, Versteifung von Photovoltaikelementen, Kühleinlagen, Spiegelversteifungen und Trägerelemente, ...)
Verkehrstechnik (Schilder, Displays,...)
Innenstadtmöblierung, Verkaufsstände
Messebau, Tribünen, Stellwände, Displays, Designbleche, ...
Katastrophenschutz (Brücken, Unterkünfte, Wasserschutzwände,..)

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