Sandwichplatte - Sandwich panel

Nicht zu verwechseln mit Sandwichplattensystem .

Plattenstruktur aus Aluminiumverbundwerkstoff

Ein Sandwichpaneel ist eine Struktur, die aus drei Schichten besteht: einem Kern mit geringer Dichte (PIR, Mineralwolle, XPS) und einer dünnen Deckschicht, die an jeder Seite befestigt ist. Sandwichpaneele werden dort eingesetzt, wo eine Kombination aus hoher struktureller Steifigkeit und geringem Gewicht erforderlich ist.

Die strukturelle Funktionalität eines Sandwichpaneels ähnelt dem klassischen I-Träger , bei dem zwei Deckschichten hauptsächlich den in der Ebene und seitlichen Biegebelastungen widerstehen (ähnlich den Flanschen eines I-Trägers), während das Kernmaterial hauptsächlich den Scherbelastungen standhält (ähnlich dem Steg eines I-Trägers). Die Idee ist, eine leichte/weiche, aber dicke Schicht für den Kern und starke, aber dünne Schichten für die Deckschichten zu verwenden. Dies führt zu einer Erhöhung der Gesamtdicke des Paneels, was häufig die strukturellen Eigenschaften wie Biegesteifigkeit verbessert und das Gewicht beibehält oder sogar reduziert.

Sandwichpaneele sind ein Beispiel für einen Verbundwerkstoff mit Sandwichstruktur : Die Stärke und Leichtigkeit dieser Technologie machen sie beliebt und weit verbreitet. Ihre Vielseitigkeit bedeutet, dass die Platten viele Anwendungen und Formen haben: Die Kern- und Deckmaterialien können stark variieren und der Kern kann eine Wabe oder eine feste Füllung sein. Geschlossene Platten werden als Kassetten bezeichnet .

Anwendungen

Das Raumschiff Erde von Epcot ist ein Beispiel für die Verwendung von ACP in der Architektur. Es ist eine geodätische Kugel, die aus 11.324 ACP-Kacheln besteht.

Eine naheliegende Anwendung findet sich in Flugzeugen, wo mechanische Leistung und Gewichtseinsparung entscheidend sind. Es gibt auch Transport- und Automobilanwendungen.

Im Bauwesen sind diese vorgefertigten Produkte für den Einsatz als Gebäudehülle bestimmt. Sie kommen in Industrie- und Bürogebäuden, in Rein- und Kühlräumen und auch in Privathäusern, ob Renovierung oder Neubau, zum Einsatz. Sie vereinen ein hochwertiges Produkt mit hoher Gestaltungsfreiheit. Sie haben im Allgemeinen eine gute Energieeffizienz und Nachhaltigkeit.

Zu den Anwendungen in der Verpackung gehören geriffelte Polypropylenplatten und Polypropylenwabenplatten.

Typen

3D-gedruckte Biopolymerplatten

Aufgrund der Fähigkeit von 3D-Druckern , komplexe Sandwichpaneele herzustellen, hat in letzter Zeit die Forschung in diesem Bereich zu Energieabsorption, Naturfasern, mit synthetischen Endlosfasern und Vibrationen floriert. Das Versprechen dieser Technologie ist für neue geometrische Komplexitäten in Sandwichpaneelen, die mit anderen Herstellungsverfahren nicht möglich sind.

SCHLUCK

Strukturisolierte Platten oder Strukturisolierplatten (allgemein als SIP s bezeichnet) sind Platten, die als Baumaterial verwendet werden .

AKP

Baustellenpaneel aus Aluminium-Verbundwerkstoff (Dibond)
Detailansicht Baustellenpanel

Aluminiumverbundplatten ( ACP ), aus Aluminiumverbundwerkstoff ( ACM ), sind ebene Platten, die aus zwei dünnen bandbeschichteten Aluminiumblechen bestehen , die auf einen Nicht-Aluminium-Kern geklebt sind. ACPs ist für externe häufig verwendete Verkleidung oder Fassaden von Gebäuden, Isolierung und Beschilderung .

ACP wird hauptsächlich für äußere und innere architektonische Verkleidungen oder Trennwände, Zwischendecken, Beschilderung, Maschinenverkleidungen, Containerbau usw. verwendet. Die Anwendungen von ACP sind nicht auf die äußere Gebäudeverkleidung beschränkt, sondern können auch in jeder Form von Verkleidung wie z. B. Trennwänden verwendet werden , Zwischendecken usw. ACP wird auch in der Beschilderungsindustrie häufig als Alternative zu schwereren und teureren Substraten verwendet.

ACP wurde als leichtes , aber sehr robustes Material , in Bau, insbesondere für transiente Strukturen wie verwendet Messestände und ähnliche temporäre Elemente. Es wurde in letzter Zeit auch als Trägermaterial für die Montage von Kunstfotografien verwendet, oft mit einem Acryl-Finish unter Verwendung von Verfahren wie Diasec oder anderen Gesichtsmontagetechniken. ACP-Material wurde in berühmten Bauwerken wie dem Raumschiff Erde , dem Botanischen Garten VanDusen und der Leipziger Filiale der Deutschen Nationalbibliothek verwendet .

Diese Strukturen nutzten ACP aufgrund seiner Kosten, Haltbarkeit und Effizienz optimal. Seine Flexibilität, sein geringes Gewicht und seine einfache Formgebung und Verarbeitung ermöglichen ein innovatives Design mit erhöhter Steifigkeit und Haltbarkeit. Wenn das Kernmaterial brennbar ist, muss die Verwendung berücksichtigt werden. Der ACP-Kern ist standardmäßig aus Polyethylen (PE) oder Polyurethan (PU). Diese Materialien haben keine guten feuerbeständigen (FR) Eigenschaften, es sei denn, sie werden speziell behandelt und sind daher im Allgemeinen nicht als Baumaterial für Wohngebäude geeignet; mehrere Gerichtsbarkeiten haben ihre Verwendung vollständig verboten. Arconic, Inhaber der Marke Reynobond, warnt den Kaufinteressenten. In Bezug auf den Kern heißt es, dass der Abstand der Platte vom Boden eine Determinante dafür ist, "welche Materialien sicherer zu verwenden sind". In einer Broschüre zeigt es eine Grafik eines brennenden Gebäudes mit der Überschrift „[a]sobald das Gebäude höher als die Feuerwehrleitern ist, muss es mit einem nicht brennbaren Material konzipiert werden“. Es zeigt, dass das Reynobond-Polyethylenprodukt bis zu ca. 10 Meter lang ist; das feuerhemmende Produkt (ca. 70 % mineralischer Kern) von dort bis ca. 30 Meter, die Höhe der Leiter; und das europäische A2-bewertete Produkt (ca. 90% mineralischer Kern) für alles darüber. In dieser Broschüre Brandschutz in Hochhäusern: Unsere Brandschutzlösungen wird die Produktspezifikation nur für die letzten beiden Produkte angegeben.

Die Verkleidungsmaterialien, in diesem Fall mit dem hochbrennbaren Polyethylen (PE)-Kern, wurden als Hauptursache für die schnelle Flammenausbreitung beim Brand im Grenfell Tower 2017 in London angesehen. Es war auch an Hochhausbränden in Melbourne , Australien, beteiligt; Frankreich; die Vereinigten Arabischen Emirate; Südkorea; und die Vereinigten Staaten. Feuerbeständige Kerne (in der Regel von den Herstellern als "FR" bezeichnet) sind eine sicherere Alternative, da sie einen Polyethylengehalt von maximal 30 % aufweisen und ohne Wärme/Belüftung selbstverlöschen. Wie bei jedem Bauprodukt hängt die Gebrauchstauglichkeit von mehreren anderen Produkten und Methoden ab. Im Fall von ACP stellen die Bauvorschriften in den USA je nach verwendetem Material und Gebäudetyp viele Anforderungen an die Wandmontage. Wenn diese Bauvorschriften befolgt werden, sind die FR-Kernprodukte sicher. Beachten Sie, dass der Begriff ACP nicht für Sandwichpaneele mit Mineralwollkern gilt, die unter die Kategorie Insulated Metal Panels (IMP) fallen.

Die Aluminiumbleche können mit Polyvinylidenfluorid (PVDF), Fluorpolymerharzen (FEVE) oder Polyesterlack beschichtet werden. Aluminium kann in jeder Farbe lackiert werden, und ACPs werden in einer breiten Palette von metallischen und nichtmetallischen Farben sowie Mustern hergestellt, die andere Materialien wie Holz oder Marmor imitieren . Der Kern besteht normalerweise aus Polyethylen niedriger Dichte (PE) oder einer Mischung aus Polyethylen niedriger Dichte und Mineralmaterial, um feuerhemmende Eigenschaften zu zeigen.

3A Composites (ehemals Alcan Composites & Alusuisse) erfand 1964 Aluminiumverbundwerkstoffe - als gemeinsame Erfindung mit der BASF - und begann 1969 mit der kommerziellen Produktion von Alucobond. Das Produkt wurde 1971 patentiert, ein Patent lief 1991 aus Patent mehrere Firmen begannen mit der kommerziellen Produktion wie Reynobond (1991), Alpolic (Mitsubishi Chemicals, 1995), etalbond (1995). Es wird geschätzt, dass heute mehr als 200 Unternehmen auf der ganzen Welt ACP produzieren.

Geschichte

Die Sandwichbauweise hat sich in den letzten 40 Jahren stark weiterentwickelt. Bisher galten Sandwichpaneele als Produkte, die nur für Funktionsbauten und Industriebauten geeignet waren. Ihre guten Dämmeigenschaften, ihre Vielseitigkeit, Qualität und ansprechende Optik haben jedoch zu einer wachsenden und weit verbreiteten Verwendung der Platten in einer Vielzahl von Gebäuden geführt.

Verhaltenskodex

  • Sandwichpaneele erfordern das CE-Zeichen, um in Europa verkauft zu werden. Die europäische Norm für Sandwichpaneele ist EN14509:2013 Selbsttragende doppelwandige metallbeschichtete Isolierpaneele – Werksgefertigte Produkte – Spezifikationen.
  • Die Qualität von Sandwichpaneelen kann durch Anwendung der Qualitätsstufe EPAQ . zertifiziert werden

Eigenschaften

Zu den Eigenschaften, die den rasanten Anstieg der Verwendung von Sandwichpaneelen insbesondere im Bauwesen bewirkt haben, gehören:

Thermischer Widerstand

  • Sandwichpaneele haben λ-Werte von 0,024 W/(m·K) für Polyurethan bis 0,05 W/(m·K) für Mineralwolle. Daher können sie je nach Kern und Plattendicke unterschiedliche U-Werte erreichen.
  • Der Einbau eines Systems mit Sandwichpaneelen minimiert Wärmebrücken durch die Fugen.

Schallisolierung

  • Das bewertete Schalldämmmaß liegt bei ca. 25 dB für PU-Elemente und bei ca. 30 dB für MW-Elemente.

Mechanische Eigenschaften

  • Der Abstand zwischen den Stützen kann je nach verwendetem Plattentyp bis zu 11 m (Wände) betragen. Normale Anwendungen haben Abstände zwischen den Stützen von ca. 3m – 5m.
  • Die Plattendicke reicht von 40 mm bis über 200 mm.
  • Die Dichte von Sandwichpaneelen reicht von 10 kg/m 2 bis 35 kg/m 2 , abhängig von der Schaum- und Metalldicke, was Zeit und Aufwand für Transport, Handhabung und Installation verringert.
  • All diese geometrischen und Materialeigenschaften beeinflussen das globale/lokale Versagensverhalten der Sandwichpaneele unter verschiedenen Belastungsbedingungen wie Eindruck, Stoß, Ermüdung und Biegung.

Brandverhalten

  • Sandwichpaneele haben unterschiedliche Brandverhalten, Widerstandsfähigkeit und Reaktion, abhängig von: dem Schaum, der Metalldicke, der Beschichtung usw. Der Benutzer muss je nach Anforderung zwischen den verschiedenen Sandwichpaneeltypen wählen.
  • Untersuchungen der Association of British Insurers und des Building Research Establishment im Vereinigten Königreich haben ergeben, dass „Sandwichplatten von selbst kein Feuer entfachen, und wo diese Systeme mit der Ausbreitung von Bränden in Verbindung gebracht wurden, ist das Feuer oft in Hochrisikobereichen wie z als Kochbereiche, die sich später aufgrund von schlechtem Brandrisikomanagement, Präventions- und Eindämmungsmaßnahmen ausbreiten".
  • Es gibt Hinweise darauf, dass die Verwendung von Sandwichpaneelen zur Verkleidung eines Gebäudes zu einer schnellen Ausbreitung des Feuers an der Außenseite des Gebäudes selbst beitragen kann. Wie ein Architekt es bei der Wahl des Kernmaterials für eine Sandwichplatte ausdrückte: "Ich verwende nur die Mineralwolle, weil Ihr Bauch Ihnen sagt, dass es nicht richtig ist, ein Gebäude in Plastik zu hüllen". Im Jahr 2000 berichtete Gordon Cooke, ein führender Brandschutzberater, dass "die Verwendung von Sandwichpaneelen mit Kunststoffschaumkern ... unter Berücksichtigung der Lebenssicherheit schwer zu rechtfertigen ist". Er sagte, die Paneele „können zur Schwere und Geschwindigkeit der Brandentwicklung beitragen“ und dies habe zu „massiven Brandverlusten“ geführt.
  • Die Gestaltung eines Hohlraums zwischen der Verkleidung und der Außenwand des Gebäudes (oder seiner Dämmhülle) ist ebenfalls von Bedeutung: Flammen können den Hohlraum besetzen und durch Konvektion nach oben gezogen werden, sich verlängern, um Sekundärbrände zu erzeugen, und dies "unabhängig von der" Materialien zur Auskleidung der Hohlräume".

Undurchlässigkeit

  • Das Montagesystem von Sandwichpaneelen trägt dazu bei, luft- und wasserdichte Gebäude zu schaffen.

Siehe auch

Verweise

Externe Links