Verklebung unterschiedlicher Materialien

Hier geht es um den Eigenbau einer Kabine oder eines Koffers
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dj
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Verklebung unterschiedlicher Materialien

#1 Beitrag von dj » Sa 12 Jul 2003 17:07

Bei Sikaflex gibt es eine Tabelle über unterschiedlichste temperaturabhängige Ausdehnungen, die man besonders beim Verkleben der Unterschiedlichen Materialien berücksichtigen sollte:

Beispiel: Holz verklebt mit GfK
bei einer Länge von 2 m und einer Temperaturdifferenz von 60 Grad kann der Unterschied bis zu 5,6mm betragen.
Bei der Holz/Alu-Verklebung liegt der max. Längenunterschied bei 2,5 mm.

Was passiert z.B. bei einer GFK-Kabine, wenn die Platten und die Winkel unterschiedlich starke Glasmatten beinhalten:
Je höher der Glasgehalt, umso niedriger die Ausdehnung.
Es kann zu Rissen kommen.
Minderwertiger GFK würde sich stärker ausdehnen als hochwertiger. Bei Sandwichbauweise haben wir bei der Außenhülle entspr. Temperaturschwankungen im Verhältnis zur Innenhaut. Wir hätten in dem Fall ein Senken und Wölben der Wandflächen je nach Temperatur.
In Alu-Sandwichbauweise wäre der Effekt kleiner und bei Playwood kaum noch wahrnehmbar.
Durch reflektierende Anstriche ließe sich das Phänomen abmildern.

oder nehmen wir die beliebten Acrylglasscheiben, die fast die 10fache Wärmereaktion zu Normalglas haben.

Aufgrund der versch. Längenausdehnungen wurde mir schnell klar, daß sich feste Kleber verbieten. Es muß flexibel sein. und wenn ich auf einer Länge von ca. 4 m Stahl und Alu verklebe, dann muß meine Klebefläche so dick aufgetragen werden, daß der Kleber die unterschiedl. Längenausdehnung innerhalb seiner Reißdehnung verkraftet.

Das waren jetzt nur ein paar Überlegungen rund um den Leerkabinenbau speziell Verklebung.

Gruß Dieter

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#2 Beitrag von urologe » So 13 Jul 2003 11:36

hallo DJ,
hast Du noch mehr von den Tips auf Lager ? so eng habe ich das bisher nicht gesehen, kriege aber jetzt doch Bedenken mit meiner äußeren Carbon-Lage,die ja aufgrund der Farbe extrem Wärme aufnimmt. Die innere Sandwich-Schicht wollte ich eigentlich aus Kostengründen normal in GFK ausführen - das würde dann wohl zu erheblichen Spannungen führen. :?:
Weiß eigentlich jemand im Forum,warum die Sandwichplatten im Kabinenbau immer einfach Stoß auf Stoß geklebt und mit innen und außenwinkeln verstärkt werden ? Die Verklebung wäre doch wesentlich haltbarer wenn sie wie im Holzbau mit einer Fuge miteinander verklebt würde - die läßt sich doch einfach längs in die Paneelen-Kanten fräsen und würde die Klebefläche mindestens verdoppeln.

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dicke isolierte Wände

#3 Beitrag von dj » So 13 Jul 2003 15:14

Hallo Urologe,
weitere Tips hab ich nicht auf Lager, es waren einfach nur ein paar Gedanken zu Klebern, Spannungen und wohin das führen könnte.

In dem Zusammenhang sollte vielleicht noch erwähnt werden, daß die Dicke und Güte der Isolierung ebenfalls zu Spannungen zwischen Innen-und Außenschale führt.
Von daher könnte dick und gute Isolierung ggf. nur 2.Wahl sein hinter dünn und wenig gut isoliert, zumindest in Bezug auf GFK und Alu, bei Stahl und Holz wäre es nicht so entscheidend.

Beispiel: homogene GfK-Sandwichplatte mit 45mm Isokern.
und ggf. etwas dunklerem Lack:
Dann im Sommer auf dem Dach = Außenhaut ggf. 80 Grad
Innen mit Klimaanlage 22 Grad
Die Außenhaut wäre dann bei einer Länge von 6m (Dach) bis zu 15mm länger als die Innenlage. Wenn das keine Wölbung bringt? oder ggf. Abriß der Iso-Verklebung auf einer der beiden Seiten?
Durch flexible Kleber könnte man einen Teil abfangen (sofern dicke Klebeschichten verwendet werden - aber extrem teuer)
Je dicker die Isolierung um so wahrscheinlicher wären die Spannungen.

Wie sich das in Deinem Fall mit Karbon und GFK verhält kann ich leider nicht beurteilen.

Gruß Dieter

Joe

#4 Beitrag von Joe » So 13 Jul 2003 20:06

x x
Zuletzt geändert von Joe am Fr 28 Okt 2005 02:11, insgesamt 1-mal geändert.

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Die Seite von Sikaflex

#5 Beitrag von dj » So 13 Jul 2003 21:41

mit ein paar Infos zum Kleben und versch. Ausdehnungsvarianten

Gruß Dieter

http://www.c-kroeger.de/Homepage/html/german/schich.htm

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#6 Beitrag von urologe » So 13 Jul 2003 23:26

hallo DJ,
ich hoffe nur,dass kein echter Schreiner im Forum ist,weil ich mich wahrscheinlich recht unprofessionell ausdrücke. Ich meine nicht Nut und Feder sondern einfach nur eine Fuge aus beiden Paneelkanten trennen und wieder mit 90Grad aufeinandersetzten.
Vielleicht gelingt es das JPEG einzuspielen : ok es gelang nicht !
also wenn ich aus einer 50mm Paneele an der unteren Kante einen 25mm x25xxStreifen längs ausfräse und dieses auch an der Stehenden Paneele tue,habe ich eine treppenförmige Verbindung der beiden senkrecht zueinander stehenden Paneelen mit einem besseren Kraftschluß als wenn ich die einfach Stoß-auf-Stoß aufeinander stelle und verklebe. aber es muß einen gvuten Grund geben warum das sonst keiner macht,oder?

der urologe
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Gedanken zum Kleben

#7 Beitrag von dj » So 13 Jul 2003 23:44

Hallo Urologe,
Eine derartige Verbindung, wie von Dir beschrieben, hatte ich ursprünglich für mich ausgedacht, als ich noch von Sandwichplatten aus Wasserfestem Sperrholz ausgegangen war mit umlaufendem Rahmen. Der Holz-Rahmen hätte bei der Verbindung alle Kräfte aufgenommen.

Ansich ist eine möglichst große Klebefläche positiv. Aber was nützt die große Klebefläche wenn der PU-Schaum nicht in der Lage ist bspw. Scherkräfte zu halten, sondern abreißt.
Ich denke, daß die wichtige Klebung nicht beim Kernmaterial stattfindet. laß mich aber gerne eines besseren belehren.

In dem Zusammenhang eine Frage an alle.
Macht es Sinn, die Verbindungswinkel mit einem deutlich dickeren Material zu kleben als der Sandwichwand oder ist da eher die Größe der Verklebungsfläche maßgebend?

Gruß Dieter

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#8 Beitrag von Leerkabinen-Wolfgang » Mo 14 Jul 2003 06:52

Hallo, zusammen,

das mit den Wärmeausdehnungskoeffizienten gibt mir zu denken! Daß Alu eine deutlich geringere Längenänderung als GfK hat, erschien mir bislang undenkbar! Tja, man lernt nie aus...

Aber was die Angaben bei http://www.c-kroeger.de/Homepage/html/german/ausde.htm angeht: hier sind wahrscheinlich massive PU/PE-Materialien gemeint, keine Schäume, oder? Wenn ein PU-Schaum bei 60° Differenz eine Längenänderung von 4,2mm/m hätte, GfK aber nur 1,2mm/m, wären das bei einer 4m-Kabine 1,2cm! Diese Spannung würde doch kein Sandwich-Schaum überleben, bei dem ja das GfK direkt auf den Schaumauflaminiert wird, also nur eine extrem dünne Kleberschicht dazuwischen hat! Und Serienmobile mit 8m-Aufbauten aus GfK-Sandwich sind ja keine Seltenheit, und die zerlegt es ja auch nicht im ersten Urlaub an der Adria...
Irgendwo muß da doch noch ein Denkfehler stecken. Oder steckt der bei mir?

Viele Grüße aus Rheinhessen
Leerkabinen-Wolfgang

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PUR-Schäume

#9 Beitrag von dj » Mo 14 Jul 2003 09:58

Hallo Wolfgang,
hier habe ich eine Info der PUR-Industrie gefunden, die das Verhalten von PUR-Schäumen diesbezüglich erklärt:
Die Alu-Sandwichplatten von Ackermann sind übrigens direkt geschäumt, zwischen beiden Aluseiten.

Gruß, Dieter


7 Linearer Ausdehnungskoeffizient - Thermisches Ausdehnungsverhalten

Jedes Material hat eine gewisse Dimensionsänderung bei entsprechender Temperaturänderung. Darüber hinaus erzeugt bei einem Schaumstoff das Zellgas, welches in dem Zellgefüge eingeschlossen ist, bei Abkühlung einen Unterdruck und bei Erwärmung einen Überdruck. Bei Abkühlung führt dies zur Kontraktion und bei Erwärmung zur Ausdehnung des Zellgefüges.

Das Ausdehnungsverhalten von PUR-Hartschaum infolge Temperatur ist abhängig von der Rohdichte, der Deckschicht und der Fixierung des Dämmstoffes auf dem Untergrund.
Bei Rohdichten von 30 bis 35 kg/m3 liegt der Kontraktions- bzw. Ausdehnungskoeffizient von PUR-Hartschaum zwischen 5 und 8mm pro m bei einem Temperaturunterschied von 100 K. Dieser Wert gilt für Platten bzw. Formteile, die aus PUR-Hartschaum-Blöcken zugeschnitten werden und nicht auf dem Untergrund befestigt wurden.

An beidseitig beschichteten, auf sog. Doppelbandanlagen hergestellten, PUR-Hartschaum-Platten wurden wesentlich geringere Ausdehnungskoeffizienten gemessen. Insbesondere zeigen Dämmplatten, die mit Aluminium oder Verbundfolien kaschiert sind, in Temperaturbereichen, wie sie normalerweise bei der Wärmedämmung im Bausektor vorkommen, kaum meßbare Kontraktions- bzw. Ausdehnungswerte.

In der Verlegepraxis, wie z.B. bei der Flachdach-Dämmung mit unkaschierten Platten bzw. Formteilen (Gefälle-Dämmplatten) oder mit kaschierten Dämmplatten, deren Beschichtungen weniger stabil sind, werden die Längs- und Querverformungen durch die angewandten Befestigungsmittel teilweise oder ganz aufgefangen. Daher ist bei dieser Anwendung auf eine kraftschlüssige Verklebung auf dem Untergrund zu achten, (Vgl. IVPU-Konstruktionsblatt 4 "Verlegerichtlinien für das Flachdach").

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Leerkabinen-Wolfgang
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Ausdehnung Sandwich

#10 Beitrag von Leerkabinen-Wolfgang » Mo 14 Jul 2003 12:56

Danke für die Aufklärung, Dieter,

wenn ich das ganze richtig verstanden habe, bedeutet dies, daß der PUR-Schaum durch die Dämmung an der Ausdehnung gehindert wird, die eigentlich noch größer wäre als bei massivem PUR. Das muß doch wirklich deutliche Spannungen im Sandwichmatereial geben!
Und als zweites scheint eine Alu-Außenhaut gegenüber einer GfK-Deckschicht die Ausdehnung der Wände deutlich stärker in Grenzen zu halten. Vorteil: die Gesamtdimensionen der Wände ändern sich weniger. Nachteil: die Spannungen im Sandwich werden größer. Kannst Du dem zustimmen?

Und was ist das kleinere Übel? Geringere Wandveränderungen oder geringer Spannungen im Material?

Viele Grüße
Leerkabinen-Wolfgang

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dazu meine Vorstellung

#11 Beitrag von dj » Mo 14 Jul 2003 17:14

Hallo Wolfgang,
große Ahnung habe ich von der Sache auch nicht, hatte mir nur die Infos zusammengesucht und mir daraus eine Meinung gebildet.

Nach meinem Verständnis dehnt sich der PUR-Schaum extrem aus, wird aber in seiner Ausdehnungsfähigkeit begrenzt durch die Außenhülle wie GFK 3mm oder Alu 1mm. Solange die Dehnungskraft beim PUR kleiner ist als der Reißwiderstand bei der Hülle passiert nichts. So dürfte es bei allen Womos sein.
Probleme könnten eher bei nicht flächig geklebtem PUR-Schaum entstehen.

Bei einem GfK Sandwich mit 50mm PUR-Schaum dürfte im Sommer der Temperaturunterschied beim Dach zwischen InnenGfK und AußenGfK bei 60-70 Grad sein bei angeschalteter Klimaanlage.
Das würde bedeuten, daß bei einem 7m langem Dach die Außenlage GfK ca. 15 mm länger wäre als die Innenlage GfK. Die verstärkten Kanten diese Kräfte auffangen, sodaß sich die Oberseite der Platte nach außen wölbt. Die Frage dabei ist, inwieweit der PUR-Schaum das mitmacht. Man könnte es errechnen:

Nehmen wir an, die Kanten sind stark genug, daß die unterschiedlichen Kräfte aufgenommen werden. Dann würde sich bei GfK mittlerer Güte bei 7m Länge wie gesagt 15mm Längenausdehnung ergeben, die sich nach oben wölben würde. Da das Fahrzeug nur 2,40 m breit ist, würden sich die 15mm nicht nur in Längstrichtung bemerkbar machen, sondern auch in Querrichtung.
Grob geschätzt würde das bedeuten, daß eine 50mm dicke Platte dann am Rand 50mm dick wäre und in der Mitte ca. 58 mm dick.
Das wäre nach meinem Gefühl aber entscheidend zu viel. Folglich muß man für Puffer sorgen, sodaß auch eine seitliche Ausdehnung der Oberfläche möglich wäre.
In dem Fall kann ich mir vorstellen, wäre es von Vorteil, wenn die haltenden Winkel Material-homogen zur Platte sind und außerdem eine dicke Dehnungsfuge vorhanden ist, die in dem Fall nur eine dicke Naht eines flexiblen Klebers sein kann.
Von Vorteil wäre auch, kleinere Plattengrößen zu verarbeiten, z.B. Dach mit Absatz = 3 Platten im Dach.

Grundsätzlich kommt man bei der Problembewältigung wieder zum Ausgangspunkt.
Je geringer der Wärme-Dehnungskoeffezient ist, umso unproblematischer ist die Verarbeitung, um so weniger muß man aufpassen.
- da kann man nach Tabelle von Sika vorgehen.

Gruß Dieter

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Dirk16
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Re: Verklebung unterschiedlicher Materialien

#12 Beitrag von Dirk16 » Mi 23 Jul 2003 11:18

dj hat geschrieben:Bei Sikaflex gibt es eine Tabelle über unterschiedlichste temperaturabhängige Ausdehnungen, die man besonders beim Verkleben der Unterschiedlichen Materialien berücksichtigen sollte:

Beispiel: Holz verklebt mit GfK
bei einer Länge von 2 m und einer Temperaturdifferenz von 60 Grad kann der Unterschied bis zu 5,6mm betragen.
Bei der Holz/Alu-Verklebung liegt der max. Längenunterschied bei 2,5 mm.

Was passiert z.B. bei einer GFK-Kabine, wenn die Platten und die Winkel unterschiedlich starke Glasmatten beinhalten:
Je höher der Glasgehalt, umso niedriger die Ausdehnung.
Es kann zu Rissen kommen.
Minderwertiger GFK würde sich stärker ausdehnen als hochwertiger. Bei Sandwichbauweise haben wir bei der Außenhülle entspr. Temperaturschwankungen im Verhältnis zur Innenhaut. Wir hätten in dem Fall ein Senken und Wölben der Wandflächen je nach Temperatur.
In Alu-Sandwichbauweise wäre der Effekt kleiner und bei Playwood kaum noch wahrnehmbar.
Durch reflektierende Anstriche ließe sich das Phänomen abmildern.

oder nehmen wir die beliebten Acrylglasscheiben, die fast die 10fache Wärmereaktion zu Normalglas haben.

Aufgrund der versch. Längenausdehnungen wurde mir schnell klar, daß sich feste Kleber verbieten. Es muß flexibel sein. und wenn ich auf einer Länge von ca. 4 m Stahl und Alu verklebe, dann muß meine Klebefläche so dick aufgetragen werden, daß der Kleber die unterschiedl. Längenausdehnung innerhalb seiner Reißdehnung verkraftet.

Das waren jetzt nur ein paar Überlegungen rund um den Leerkabinenbau speziell Verklebung.

Gruß Dieter
Hi Dieter,
ich hab jetzt leider nicht die Zeit, alle Antworten zu lesen.

Aber du hast völlig Recht mit deinen Gedanken zur Längenausdehnung.
Ich weiss nur nicht genau, was du mit "unterschiedlichen GFK-Qualitäten meinst. Es ist so, dass die Faser dieeigentliche Festigkeit erzeug, das Harz bildet nur die zusammenhaltende Matrix. Je höher der Anteil an Harz (=schlechtere Qualität?) desto mehr kommt dessen höher Ausdehnungskoeffizient zum Tragen. Unterschiede könnten hier auftauchen durch handlaminierte Platten oder Teile (hoher Harzanteil) und maschinell hergestellte Platten, wie sie für Sandwichplatten hergenommen werden.
aber ich glaube, dass der Unterschied gering ist im Vergleich zu den Temperaturunterschieden, die innen/aussen herrschen.

Ebenso sind Verbunde aus GFK-Schaum-ALU/Holz gefärdet, sich zu verziehen. Hier helfen nur Dehnfugen, sprich kleinere Bauteile oder eine strukturelle Aussteifung.

Die Ausdehnung des Schaums selber ist nicht gravierend, da sich dieser komprimieren lässt und aufgrund seiner Lage nahe der neutralen Faser keine grossen Kräfte erzeugt. Die Deckschichten haben da einen viel grösseren Anteil.
Allerdings kann duch die Schubspannung eine Delamination erfolgen, da der Schaum einfach zerbröselt, wie gut die Verklebung aus sein mag. Das kann man an manchen alten Bauteilen sehen, die sich im Laufe der Jahre lösen. Das ist insbesonder bei niedrigen RG des Schaums problematisch.

Die Dicke der Klebeschicht ist in der Tat wichtig, doch zeigt die Praxis, dass es auch mit dünneren Schichten geht. Ich vermute, dass es bei dünneren Schichten zu einem ausgleichenden Wärmeübergang kommt und sich die Ausdehnung angleicht. Auch können Bauteile dann einfach unter Spannung stehen, bei nahtlos verlegten Eisenbahnschienen geht das auch so.

Gruss,
Dirk

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#13 Beitrag von Dirk16 » Mi 23 Jul 2003 12:45

urologe hat geschrieben:hallo DJ,
hast Du noch mehr von den Tips auf Lager ? so eng habe ich das bisher nicht gesehen, kriege aber jetzt doch Bedenken mit meiner äußeren Carbon-Lage,die ja aufgrund der Farbe extrem Wärme aufnimmt. Die innere Sandwich-Schicht wollte ich eigentlich aus Kostengründen normal in GFK ausführen - das würde dann wohl zu erheblichen Spannungen führen. :?:
Weiß eigentlich jemand im Forum,warum die Sandwichplatten im Kabinenbau immer einfach Stoß auf Stoß geklebt und mit innen und außenwinkeln verstärkt werden ? Die Verklebung wäre doch wesentlich haltbarer wenn sie wie im Holzbau mit einer Fuge miteinander verklebt würde - die läßt sich doch einfach längs in die Paneelen-Kanten fräsen und würde die Klebefläche mindestens verdoppeln.

der urologe
Hi Urologe,
Kohlefasren haben unterschieliche Ausdehnungskoeffizienten. Es gibt sogar Qualitäten mit negativer Ausdehnung, sprich Verkürzung bei steigender Temperatur!
In jedem Fall hat Kohlefaser einen geringeren Koeff. als Glasfaser, da es aber heisser wird durch die dunkle Farbe könnte sich das kompensieren, geht zumindest in eine gute Richtung.

Die dunkle Farbe macht aber sicher andere Probleme: du wirst einen Teil des Isoliereffekts im Sommer durch die höheren Überflächentemperaturen zunichte machen. Deine Kabine wird sich eher aufheizen - und nachts durch die dicke Isolierung kaum Wärme verlieren.

Ebenso führen die Temperaturen zu einem grösseren Stress für den Schaum und die Verklebung. Würde mich nicht wundern, wenn in der prallen Sonne die Aussenfläche 80-100° erreicht. Das übersteigt die Spezifikation von PU-Schaum! Da droht Delamination - und der Hersteller wird sich der Verantwortung entziehen können.
Ich würd's lackieren, zumal du Probleme mit Wasser bekommen wirst, denn die Harze sind hygroskopisch, das Sandwich wird Wasser ziehen und das kann zu Dampfblaseneffekten (Ablösung, s.u. thread zu Blasenbildung), Korrosion von Bauteilen oder auch zu höherer Feuchtigkeit in der Kabine (Schimmel!) führen.

Gruss,
Dirk
In jedem Fall keine guten Effekte.

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#14 Beitrag von Dirk16 » Mi 23 Jul 2003 12:52

Leerkabinen-Wolfgang hat geschrieben:Hallo, zusammen,

das mit den Wärmeausdehnungskoeffizienten gibt mir zu denken! Daß Alu eine deutlich geringere Längenänderung als GfK hat, erschien mir bislang undenkbar! Tja, man lernt nie aus...

Aber was die Angaben bei http://www.c-kroeger.de/Homepage/html/german/ausde.htm angeht: hier sind wahrscheinlich massive PU/PE-Materialien gemeint, keine Schäume, oder? Wenn ein PU-Schaum bei 60° Differenz eine Längenänderung von 4,2mm/m hätte, GfK aber nur 1,2mm/m, wären das bei einer 4m-Kabine 1,2cm! Diese Spannung würde doch kein Sandwich-Schaum überleben, bei dem ja das GfK direkt auf den Schaumauflaminiert wird, also nur eine extrem dünne Kleberschicht dazuwischen hat! Und Serienmobile mit 8m-Aufbauten aus GfK-Sandwich sind ja keine Seltenheit, und die zerlegt es ja auch nicht im ersten Urlaub an der Adria...
Irgendwo muß da doch noch ein Denkfehler stecken. Oder steckt der bei mir?

Viele Grüße aus Rheinhessen
Leerkabinen-Wolfgang
Der "Denkfehler" ist vermutlich der, dass so lange Aufbauten nicht in einem Stück gefetigt werden, oder täusche ich mich da? So grosse Platten herzustellen wäre ja irre aufwändig und die wären nicht zu handlen.

Die GFK-Sandwichplatten sind zusammengesetzt, somit können sich die Spannung immer mal wieder austoben. Die Stosstellen müssen natürlich korrekt verklebt werden.

Der Dehungseffekt wird bei Blechverkleidungen übrigens dudch Vorspannung aufgefangen: die Blechflächen grosser Reisebuss beispielsweise werden mit Vorspannung aufgeschweisst, den Aufwand kann man sich vorstellen! Nicht umsonst hat die Automobilindustrie bisher gerne auf grosse Blechteile verzichtet, zum einen wegen der Fertigbarkeit, dem Austausch im Un"fall" und auch Dehnungsprobleme. Beim T3 ist es z.B. ein "beliebter" Defekt, dass die Dehnfugen aufgehen und der Rost sich breit macht.

Gruss,
Dirk

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kohlefaser

#15 Beitrag von urologe » Mi 23 Jul 2003 18:33

hallo Dirk,
danke für Deine Hilfe. Das Forum ist einfach Klasse - mit dem Lackieren mache ich mir natürlich wieder einen Teil des Gewichtsvorteils gegenüber GFK zunichte -aber vielleicht reicht es,wenn nur das Dach weiß wird. Ich werde nochmals rechnen, ob es mit GFK zu machen ist -alleine der Preisunterschied..
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