夹芯板的安全嵌件

为了提高可持续性和轻量化的潜力，德国宇航中心系统轻量化研究所的研究人员为夹层材料开发了新类型的嵌件，可以均匀地引入和分配力，并可靠地防止型芯被压缩。

用于轻量化的夹层元件由两片薄的抗拉抗压面层和一个轻质抗压型芯组成。由于薄的碳纤维复合材料或玻璃纤维复合材料板所具有的特性，二者经常被用作面层板。型芯材料通常是由塑料或金属或轻型木材制成的蜂窝或泡沫。对于组装、维护、修理和回收，往往需要可拆卸的螺钉连接，而夹层元件的螺丝连会带来真正的挑战。这是因为，通过螺栓连接存在着压缩型芯的风险，从而大大降低了夹层元件的承重能力。
目前采用的技术是对插入到螺钉和芯材之间的嵌件进行胶接，从而缓解了芯材的压力。与没有嵌件的直接螺钉连接方式相比，带嵌件的夹层板可以实现大面积的力导入，从而可以传递更大的力。然而，由于芯材结构复杂，可视性差，胶接是一个特别容易出错的装配步骤，出错的原因主要是胶接剂的数量不足或有气穴。即使使用计算机断层扫描等复杂的无损测试方法，也很难识别这些缺陷。 因此，现实的方法是有意识地加大力引入元件的尺寸。
德国宇航中心研究人员正在使用3D打印、熔融沉积成型或立体光刻工艺创建解决方案。由于有一个集成的胶接剂分配系统，能够安全、可重复和无错误地组装和放置嵌件。对3D打印本身的广泛调查和对通道几何形状的优化，导致了可以完美地嵌入夹层结构的嵌件。
德国宇航中心的研究人员已经对各种概念进行了测试、制造，并在厚度达40毫米的夹层元件上成功测试。根据嵌件的要求轮廓，可以对材料进行调整。