Alternative Werkstoffe für den Gehäusebau/Leichtbau

[MiLe]

Spanplatte - Class-D-Amp - Multiplex - Neodym-Speaker - MDF:

streiche aus dem obigen Satz die Wörter, die nicht hineinpassen


Eigentlich ist es doch jammerschade, sündteure Neo-Chassis und sauleichte Class-D-Amps so in Combos und Boxen aus MDF, MPX oder Span zu verbasteln, dass am Ende das Gesamtgewicht prozentual gerade mal ein wenig gesunken ist.

Durch einige Threads hier (und viele Hinweise von Bea, Danke!!) zu barfaced, fearless, talkbass..... bin ich denke ich auf einige ganz interessante Ideen gestoßen.
Allerdings: Für micht heißt "Leichtbau" in diesem Fall (sofern möglich) nicht, eine bestimmt Box 2 kg leichter zu bekommen - beispielsweise eine 45 Liter 1x12" von 18 auf 16 kg. Damit das lohnt, muss schon mehr rausspringen - z.B. das Ganze zusammen mit 500 Watt-Amp und Hochtöner unter 10 kg - da wird's doch erst interessant
Eine Barfaced Big Baby 2 12"+HT wiegt vergleichsweise sehr leichte 12-13 kg, ich will bei mindestens gleichen akustischen Gesamtqualitäten auf 8 kg (ohne Amp). Ob sich das noch lohnt? Keine Ahnung - ich spinne halt gerne
Ansonsten geht die ganannte Barfaced sehr in die Richtung, in die ich auch will: Klein, leicht, hubstark, FRFR.

Im Talkbass-Forum werden seit Jahren Leichtbau-Boxen gebaut/vorgestellt, die herkömmlichen Konstruktionen absolut ebenbürtig sein sollen, bei dramatisch reduziertem Gehäuse-Gewicht.
Der überwiegende Aufbau ist da ein XPS-Kern 30 kg/m³ um 20-25 mm Dicke mit beidseitiger Beschichtung aus 400-
600 Gramm Glas-Köpergewebe. Bilder von schweren Jungs, die auf einer solchen Platte stehen, die an 2 Rändern auf 2 Bierkästen (was sonst? :=) aufliegt sind zwar beeindruckend, aber ob das für einen akustiisch sinnvollen Aufbau reicht?

Bei Sandwich-Werkstoffen - so wird behauptet - werden die Material-Eigenschaften überwiegend über die Außenflächen definiert. Insofern sei das Kernmaterial relativ egal, solange die Haut nur hart genug ist. Ich kann das nicht so ganz glauben, denn wenn der Kern weich ist, ist es auch die Verbindung zwischen den Außenlagen und damit sollten zumindest Einschränkungen im statischen/dynamischen Verbund zu erwarten sein.
Blöd dabei: Leichte Kernmaterialien (Styropor, XPS...) sind weicher als schwere (z.B. PU-Schäume oder Balsaholz), schwere auch meist teurer als leichte. Verarbeitbarkeit ist auch ein Thema. Glasfaser ist sicher gut, wenn es um zugfeste Oberflächen gibt, Carbon ist besser. Gewebe ist gut, Gelege sind besser. Einfache Schaumplatten sind gut, aber richtig intern mit wenig Zusatzgewicht verstärkt, werden sie besser. Da sollte doch also noch mehr gehen?

Ich suche einfach nach einem guten Kompromiss aus Gewicht, Gehäusetauglichkeit, Aufwand und Preis.

Um ein Gefühl zu bekommen, um welche Größenordnungen es geht, will ich versuchen eine Tabelle aufzustellen mit Werten von im Gehäusebau halbwegs üblichen Materialien. Kein Riesen-Aufwand, nicht hochwissenschaftlich, ich verbastle gerade das, was ich hier rumliegen habe, zu 50x500 mm großen Messststreifen und schaue mal nach, wie gut die sich biegen lassen. Es wird da nur wenige Werte geben, aber die gängigsten Materialien, und verschiedene Dicken lassen sich auch hochrechnen.

Die bei talkbass verbreitete Ansicht, eine hinreichend biegesteife Platte sei auch somit gleich ideal als Boxenbau-Werkstoff, will ich noch nicht ganz glauben: Also wenn ein Leicht-Sandwich den gleiche eModul bzw. Biegefestigkeit aufweist wie 20 mm MPX, wäre es das gleiche.
Statisch mag das stimmen, aber wir reden ja von Schwingung, und das ist Dynamik, und da kommt Masse x Beschleunigung ins Spiel.
Im obigen Beispiel vermute ich, dass sich das MPX akustisch besser/toter/neutraler/schwingungsärmer verhält, einfach weil es mehr Masse hat (ca. 14 kg/m² zu ca. 2,5 kg/m² bei einem "intelligenten" Sandwich). Zusätzlich zur Materialsteifigkeit sollte sich ja auch Masse (weil träge) der Schwingungsanregung wiedersetzen, somit müsste die Sandwich-Konstruktion das durch noch höhere Steifigkeit ausgleichen. Ob das geht? Ich will's mal ausprobieren

Erst mal ist das dran, was ich hier rumliegen habe. Wenn die nächsten Tage/Wochen weiteres Material kommt und verarbeitet ist (llaminieren, aushärten...) wird's hoffentlich spannend

[maxinferno]

Ich bin zwar nicht bewandert im Boxenbau, aber scheinbar ist dort eine möglichst wenig schwingfreudige Struktur gewünscht.
Geht man von einer Platte, wie in deinen Versuchen aus, so hat diese Frequenzen, die mit einer bestimmten Schwingungsform/ Mode einhergehen. Die erste Resonanzfrequenz ist von der Federsteifigkeit und effektiven Masse der Platte abhängig (Dämpfung vernachlässigt).
Widersetzen, wie du geschrieben hast, tut sich die Platte nicht, sie will eben nur bei bestimmten Frequenzen besonders groß schwingen. Es wäre deshalb von Interesse, wo diese Frequenzen im Vergleich zu deinem Musiksignal liegen. Was du komplett außer Acht gelassen hast, ist die Dämpfung des Materials. Diese könnte mit dem Schaummaterial deutlich höher liegen als beim Holzmaterial und deshalb positiven Einfluss auf die Gesamtkonstruktion haben.
Viele Grüße,
Max

[MiLe]

Hi Max,

Danke für die Anregungen
Ich hab' keine Ahnung und fange erst mal ganz klein an Also Durchbiegung einer Platte, weil eine Box ja in der Regel aus Platten besteht. Für den Laien leicht zu messen.
Dass neben der reinen Federsteifigkeit auch die Masse eine Rolle spielt hatte ich ja schon vermutet und finde es es durch Dich bestätigt.

Ausgangspunkt dr Überlegungen ist ja die Darstellung in diversen englischsprachigen Threads, dass eine Sandwich-Struktur, wenn Sie eine ähnliche Durchbiegung aufweist wie eine klassisch im Boxenbau verwendete Holzplatte, auch als Lautsprecher ein ähnliches Ergebnis bringt.
Gerade daran zweifle ich (und Du bestätigst es), denn da kommen ja noch weitere Faktoren wie Masse, Dämpfung. Wie man fehlende Masse durch höhere Steifigkeit ersetzen kann, ohne am Ende wieder bei viel Masse zu landen), wird sich wahrscheinlich zeigen. Bei der Dämpfung wird's knifflig - so was kann ich nicht messen und für selbst aufgebaute Sandwiche kann ich's auch nicht googeln

Am Ende wird es doch auf einiges an Gefühl bei der Dimensionierung hinauslaufen, wahrscheinlich auch mit inneren Aussteifungen und NAchbesserungen am bereits gebauten und getesteten Gehäuse.
Ich will ja keine neue Wissenschaft aufmachen sonden "nur" leicht und effizient bauen. Nur gibt's dazu nur wenige belasbare Informationen - oder ich finde sie nicht. Vielleicht kommt am Ende auch dabei heraus, dass MPX unterm Strick doch der bessere Kompromiss ist - aber mein Rücken will das geade nicht glauben

Es gibt aber auch kleine LS-Hersteller (flitecabs z.B.) mit sehr gutem Renomee und in Relation zur Marktmehrheit sauleichten Boxen (8 kg für eine 1x12" mit Emi Deltalite ohne HT), die aus Schaumkern und Holzfurnieren bestehen - da sollte das mit optimiertem Schaumkern und belastungsgerecht eingesetztem Caron auch und vielleicht noch etwas besser machbar sein. Ziel wie oben geschrieben: 45l netto, Coax-Treiber 4,3 kg, Amp 1,1 kg, alles zusammen < 10 kg ohne unverhältnismäßige Kompromisse bei Haltbarkeit und Klang.

[maxinferno]

HI Michael,
klingt auf jeden Fall schon mal "Kreuzschonend" bzw. sehr interessant deine Idee mit dem Leichtbau. Eine höhere Federsteifigkeit im Verhältnis zur Masse kann man erzielen, wenn man anstelle eines flachen und breiten Querschnitts, einen hohen und schmalen Querschnitt verwendet - siehe Gitarrenleisten. Wird bei einer Platte natürlich schwierig, da die ja immer gleich breit ist
Schwierig stelle ich mir bei Verwendung von Verbundplatten die steife Verbindung an den Ecken vor.
Max

[MiLe]

an der Verbindung arbeite ich - da muss halt am Ende Material, Konstruktion und Aufbau-Reihenfolge gut zusammenpassen

Bei der Platte geht das Ganze einmal über eine Erhöhung der Dicke und somit Gewicht. Ich denke aber auch, dass bei den üblichen Leichtschäumen der Zusammenhang eben nicht wie oft gerechnet linear ist, weil die nun mal keine ideal steifen Abstandhalter zwischen den Grenzschichten darstellen. Gibt der Kern nach, ist die schöne Statik im Ar... - tscghuldigung - im Eimer Der Abstand zwischen den Außenschichten eines Sandwichs wird gerne als fix angenommen und damit weitergerechnet, aber an diesen Idealzustand gleube ich nocht nicht.
Quervertrebungen zur ungleichmäßigen Unterteiliung der Flächen sind auch eine Möglichkeit, Resonanzfrequenzen zu erhöhen und auch zu verteilen (die passenden Rohre sind im Anflug ) oder auch bracings, die aus Reststsreifen vom Gehäusematerial aufgebaut werden und entsprechend leicht sind - dann müssen die wenigstens nicht in den Müll

Die Tabelle soll in etwa so aussehen - noch fehlen die Inhalte:

..to be continued

[maxinferno]

Ich denke aber auch, dass bei den üblichen Leichtschäumen der Zusammenhang eben nicht wie oft gerechnet linear ist, weil die nun mal keine ideal steifen Abstandhalter zwischen den Grenzschichten darstellen. Gibt der Kern nach, ist die schöne Statik im Ar... - tscghuldigung - im Eimer Der Abstand zwischen den Außenschichten eines Sandwichs wird gerne als fix angenommen und damit weitergerechnet, aber an diesen Idealzustand gleube ich nocht nicht.

Schäume sind bestimmt keine ideal elastischen Materialien. Wenn der Kern nachgeben sollte, also bricht, dann wurde falsch ausgelegt. Warum sollte der Abstand zwischen den Schäumen als nicht konstant angesehen werden, meinst du etwa wegen der Querkontraktion bei Durchbiegung oder bedingt durch die Fertigung? Da du deine Prozesse (Einfluss der Klebeschicht ,etc.) und die Materialeigenschaften wahrscheinlich nicht genau bestimmen kannst, würde ich mich an deiner Stelle auf die durch deine Messung bestimmten Werte, wie Federsteifigkeit und Masse, bei der Berechnung/Auslegung der Materialien beschränken. Also auf wenige Parameter reduzieren, die du einfach durch Messung vergleichen kannst.
Max

[jhg]

Es gibt ja für den Bau von Campingmobilen Leichtbauplatten aus GFK mit Schaumzwischenlage. Solche Sandwichplatten sind sehr leicht und dennoch stabil. Vielleicht wäre das was für den Bau von leichten Boxen. Dürfte allerdings nicht ganz billig sein ...

[helferlain]

Hast du schon mal ein Paulownia Brett in der Hand gehabt? Gibts in verschiedenen Baumärkten als Leimholzbrett / Möbelbau. Vielleicht wäre das auch noch ein Kandidat für den Sandwich Kern. Man könnte die Kiste dann in gewohnter Holzverarbeitung bauen und anschließend mit GFK beziehen. Kann aber sei , dass es für dien Vorgaben schon zu schwer ist.

[MiLe]

@ Max: Genau das ist doch der Plan - erst mal messen der wenigen für mich messbaren Faktoren, dann bauen, dann optimieren
Und nein, mit nachgeben meine ich nicht brechen, sondern eben das "nicht konstant halten" des Abstandes zwischen den Außenlaminaten. Denn genau davon hägt - wenn ich es richtig verstehe - die Steifigkeit eines Verbundes ab und genau das ist es, was oft und gerne als konstant angesehen wird, was bei Schaum aber eben nicht der Fall ist. Sonst könnte man ja auch Moosgummi (OK - zu schwer ) als Kern nehmen und hätte gleiche Verbundeigenschaften wir Airex, Rohacell, 150 kg PU oder 30 kg XPS.
Das ist ja das charmante an der 3D-Core-Idee - dass man eben beim Laminieren der Deckschichten noch eine Harz-Wabenstruktur in den Kern mit einbringt, die hilft, den Schichtabstand konstant zu halten. Ich schätze, dieser Punkt dürfte bei durch Wechselschwingungen belasteten Ghehäusewänden noch mehr ins Gewicht fallen als bei statischer Belastung wie in den physikalischen Standard-Tests.
Aber das werd' ich ja sehen.

@jhg: Danke für den Tip - sowas kannte ich noch nicht.
Nach etwas googeln finde ich z.B. Platten mit 25 mm Stärke, PU-Schaum und GFK-Laminaten für 78 €/m².
Das wäre dann um und bei der Preis für das Rohmaterial eines 45x45x30 cm-Gehäuses - gar nicht mal so viel teurer als Multiplex (rund 20.- € /M² im Baumarkt)
Das ist im Vergleich zu den fertigen Carbon-Sandwichplatten, wie Sie von den üblichen Faserverbund-Anbietern verkauft werden geradezu lächerlich billig und da wird es schon schwer, im Selbstbau billiger zu kommen.
R+G verlangt für CFK-Sandwichplatte mit Airex®-Kern (800 x 390 x 6 mm ) 164 €/m², also ca. 480 €/m², und die ist für unsere Anwendung auch noch viel zu dünn.
Ich konnte noch nicht rausfinden, ob die Platten mit Matten oder Geweben laminiert sind. Im ersten Fall wären sie relativ untauglich, im zweiten würden sie wohl ziemlich genau dem entsprechen, was in den amerikanischen Foren so verbaut wird - mit wohl etwas mehr Laminat-Dicke. Der m² liegt bei 5,5 kg, also so viel wie ca. 13-14 mm Pappel. Nur die Verarbeitung der (offenen) Schnittkanten würde aufwändiger, aber unterm Strich könnte das ein Top-Material mit gutem Preis sein, wenn man nicht mit Gewalt näher an die Grenzen des technisch machbaren gehen will. Ich denke, das die gleicht Stabilität mit 15 mm 3D-Core und UD-CFK mit ca. 1/3 des Gewichtes machbar ist - ob sich das noch lohnt, muss jeder für sich entscheiden. Könnte also tatsächlich eine sehr gute Alternative sein.

[MiLe]

@helferlain,

Danke, aber Paulowina konnte ich hier noch nicht auftreiben. Es scheint mit rund 300 kg/m³ recht leicht zu sein, wären bei 20 mm für den m² 6 kg. Dazu noch 1,2 für's Laminat innen + aussen wären wir bei 7,2 kg. Das könnte in der Summe (physikalische Eigenschaften zu Gewicht) deutlich besser werden als MPX/Span/MDF...) ist mir aber für mein Vorhaben doch schon wieder zu schwer.
Stellvertretend für Holzkerne hab' ich ja 'ne Balsa-Probe - mal sehen, wie die abschneidet.

Die meisten physikalischen Eigenschaften des Kernmaterials sind ja im Verbund relativ unwichtig - Zugfestigkeit, Biegefestigkeit etc. werden vom Laminat übernommen. Der Kern muss eigentlich nur druckfest sein, da könnte Leichtholz schon Sinn machen. Balsa-Stirnholz wird deshalb auch gerne als Alternative zu den üblichen Schäumen und Waben genommen.

[maxinferno]

@ Max: Genau das ist doch der Plan - erst mal messen der wenigen für mich messbaren Faktoren, dann bauen, dann optimieren
Und nein, mit nachgeben meine ich nicht brechen, sondern eben das "nicht konstant halten" des Abstandes zwischen den Außenlaminaten. Denn genau davon hägt - wenn ich es richtig verstehe - die Steifigkeit eines Verbundes ab und genau das ist es, was oft und gerne als konstant angesehen wird, was bei Schaum aber eben nicht der Fall ist. Sonst könnte man ja auch Moosgummi (OK - zu schwer ) als Kern nehmen und hätte gleiche Verbundeigenschaften wir Airex, Rohacell, 150 kg PU oder 30 kg XPS.
Das ist ja das charmante an der 3D-Core-Idee - dass man eben beim Laminieren der Deckschichten noch eine Harz-Wabenstruktur in den Kern mit einbringt, die hilft, den Schichtabstand konstant zu halten. Ich schätze, dieser Punkt dürfte bei durch Wechselschwingungen belasteten Ghehäusewänden noch mehr ins Gewicht fallen als bei statischer Belastung wie in den physikalischen Standard-Tests.
Aber das werd' ich ja sehen.

Hi Michael,
ich glaube wir haben uns falsch verstanden. Jetzt glaub ich zu verstehen was du meinst. Der Abstand der Laminatoberflächen bleibt natürlich nicht konstant, sondern wird in Abhängigkeit der Dehnung in der Platte geringer. Wie sehr sich die Dicke durchschnittlich verringert, hängt u.a. von der Querkontraktionszahl und der Position in der Platte. Wie hast du vor die Harz-Wabenstruktur einzubringen? Zwischen Kern und Deckschicht?
Wäre es eigentlich nicht gleich sinnvoller auf die Schaumeinlage komplett zu verzichten und eine entsprechend dicke/hohe Wabenstruktur zu verwenden - ähnlich der Double-Top Konstruktion bei Gitarren. Und die Zwischenräume der Waben mit einem leichten, aber dämpfenden Material auszufüllen.

P.s.: Googel mal nach Mechanics of Materials. SIXTH EDITION - gibts als kostenloses pdf und darin findest du die Grundlagen für die Berechnung von Verbundplatten/-balken(mit anschaulichen Beispielen)
Max

[jhg]

Im Bauhaus haben die Paulowina im Sortiment als Leimholzplatten - da sind sie relativ günstig verfügbar.
Alternativ könntest du auch mal bei einem Fensterbauer vorbeischauen. Die haben so PVC Sandwichplatten für Fenster und Türen - statt Glas. Verkleben könnte man die mit PVC Winkelleisten und PVC Kleber.

[kehrdesign]

Einem Balsa-Kern im Sandwich traue ich rein gefühlsmäßig eine bessere Steifigkeit/Druckfestigkeit im Verhältnis zur Masse zu als Schäumen. Das dürfte dann auch eine geringere Wanddicke ermöglichen. Die Dämpfung ist bei einer Schaum- oder Wabenfüllung sicher höher, sollte aber bei solch unterschiedlichen Werkstoffen dennoch ausreichen, dass keine resonanzrelevantes Eigenfrequenzverhalten entstehen kann.

Trotz dass mir etliche der (zu Beginn des Fadens) genannten Chassi- und Geräte-Bezeichnung fremd sind, interessiert mich das zu erwartende Ergebnis vom Prinzip her, auch wenn ich es selber sicher nie gezielt nutzen können werde. Die Absicht, einen hochklassigen Class D-Amp als kompromisslosen Leichtbau bis an die Grenzen der Sinnhaftigkeit zu konzipieren, finde ich genauso lobenswert wie überfällig. Danke, dass Du Dich dem annimmst.

[MiLe]

@max: Die Besonderheit bei dem 3D-Core-Schaum ist eine durchgehend eingefräste Rautenstruktur, so dass die einzelnen Waben.mit dem Nachbarn nur noch über einen kleinen Steg verbunden sind. Diese Kanäle füllen sich beim Laminieren mit Harz und verstärken den Schaum, man hat am Ende also genau den Wabenvesteiften Schaum, den Du ansprichst. Unter 3D-core.com ist das in den PDFs recht gut beschrieben und die mechanischen Kennzahlen sehen gut aus.
Das Zeug git's in verschiedenen Materialien (aktuell am Markt aber nur PET 100 und 150 kg/m€ verfügbar), ich bekomme nächste Woche 3 m² XPS 300 in 15 mm Stärke. Von den Kennzahlen sieht das für mich bisher am interessantesten aus - insbesondere, weil ich die Wabenstruktur (die ist bei XPS voluminöser als bei der PET-Variante) nicht mit reinem Harz sondern mit Harz/Microballoons füllen will.

@jhg: Danke! Im Moment ziele ich eher auf die Schaumsache denn auf Holz ab - des Gewichtes wegen. Wenn der Schaum am Ende nicht reichen sollte, käme Paulovina eventuell in Frage.
PVC-Sandwichs halte ich für den Boxenbau für eher ungeeignet. Für stabilen Leichtbau braucht es große Zugfestigkeit/Dehnungsarmut an den Oberflächen, und da würde ich Glas oder Carbon dem PVC einen dezenten Vorsprung einräumen (so etwa Faktor 10-100, wenn nicht noch mehr. )
"Mech. Parameter vs. Gewicht" dürften solche Sandwiches eher bescheiden abschneiden, es sei denn, Wärmedämmung und Brandschutz werden die entscheidenden Kriteien.

@ Falk: Das Gefühl hab' ich auch, aber mein Gefühl trügt mich da auch bisweilen. Balsa oder Paulo ist sicher druckfester als die meisten Schäume, aber auch schwerer. Die Biegesteifigkeit eines Sandwichs nimmt aber angeblich in der 3. Potenz zur Dicke zu. Wenn ich mit festerem Kenrmaterial die Dicke verringere, arbeiten beide Effekte gegeneinander. Den kleinen Test mache ich ja gerade, um ein Gefühl für die Dimensionen und Zusammenhänge zu bekommen - wo da für einen Lautsprecher der beste Kompromiss liegt.
Ich würde aber auch am Ende ungerne unter 15 mm Wandstärke gehen, alleine schon wegen der Verarbeitung der Kanten. Wenn ich am Ende so dünne Platten habe, dass ich mit Winkeln verkleben muss, geht das ja auch wieder auf die Waage

[maxinferno]

Die Biegesteifigkeit eines Sandwichs nimmt aber angeblich in der 3. Potenz zur Dicke zu. Wenn ich mit festerem Kenrmaterial die Dicke verringere, arbeiten beide Effekte gegeneinander. Den kleinen Test mache ich ja gerade, um ein Gefühl für die Dimensionen und Zusammenhänge zu bekommen - wo da für einen Lautsprecher der beste Kompromiss liegt.
Ich würde aber auch am Ende ungerne unter 15 mm Wandstärke gehen, alleine schon wegen der Verarbeitung der Kanten. Wenn ich am Ende so dünne Platten habe, dass ich mit Winkeln verkleben muss, geht das ja auch wieder auf die Waage

Hi Michael,
ich kann dir nur empfehlen das von mir vorgeschlagene Buch zu schmökern. Für die effektive Biegesteifigkeit E*I_eff des Sandwiches, die ja hier von Interesse ist, gilt E*I_eff = E*I_innere Schicht + E*I_äussere Schicht. Eine Beispielrechnung findest du in vorgeschlagenem Buch auf Seite 402, incl. der Berechnung von I aus der Geometrie.

[MiLe]

eeeeh..ich will "mal eben" 'ne leichte Box bauen für'n kaputten Rücken bauen, nicht Physik studieren

Im Ernst - Danke - mal sehen, ob ich mir da was für mich verständliches rausziehen kann

edit: Ach herjee - auch noch englisch - wird ja immer besser.

noch'n edit: Du willst mich auf's Arm nehmen? 964 Seiten Physikformeln englisch verpackt treffen auf BWLer mit mäßigen Englisch-Kenntnissen und ohne Physik-Grundlagen. Da ist ja Zollner leichte Klo-Lektüre dagegen. Neenee - da messe und experimentiere ich lieber selbst, beim rechnen verrechne ich mich zu oft.

[MiLe]

Eben ist schon mal ein Muster des 3d-Core-Schaumes angekommen - 15 mm, Material PET 115gr/m³, 172,5 gr./m²
Im Vergleich zu Schäumen, die ich bisher kannte, ist das PET 115 schon recht druckfest. Laut Datenblättern 1300 mPA etwa 4x so hoch wie XPS 300 (250-300 mPA bzw. n/mm²) , dafür aber auch 3x so schwer.

Zur besseren Vorstellung- so sieht das aus:

Diese Stück habe ich über einen Händler, das leichtere Pandant in XPS 300 sollte nächste Woche ab Werk kommen und breitere Fräsungen haben. Das Muster würde im vorliegenden Fall (PET) mit Harz zulaufen, ließe sich aber eher nicht mit Microbaloons erleichtern, dafür wäre die Masse zu Zäh und das Muster/Kavität zu fein. Beim XPS sollte das gehen.
Vielleicht sollte ich die Fräsungen auch nochmal mit Druckluft durchpusten

[the bird]

Hast Du schon mal dran gedacht, die Box nicht wie üblich aus Wänden aufzubauen sondern die Platten hintereinander zu verleimen? Also im Prinzip, wie Sperrholz bzw. mehrschichtige Wellpappe hergestellt wird. Den späteren "Innenraum" musst Du natürlich vorher ausschneiden.
Im Prinzip so:

Nur halt keine Pappe sondern beispielsweise Wabenplatten.
https://de.wikipedia.org/wiki/Sandwichp ... _Wabenkern

Mit der Biegesteifigkeit der einzelnen Platten hast Du dann kein Problem mehr. Dazu kommt dann natürlich noch außen eine dünne Schicht Sperrholz, aber die kann dann wirklich sehr dünn sein und ein Bezugsstoff.

[MiLe]

ähem - hast Du mal nachgeschaut, was Wabenkerne kosten?
Wenn man normale Nomex-Wabe nehmen würde (mehr als 5 mm hab' ich noch kaum gefunden), wäre das bei dieser Materialanordnung auch wenig zielführend, das Zeug ist auf die Struktur hochbelastbar, seitlich kaum.
Zudem muss das ganze ja für einen sinnvollen Verbund innen UND außen laminiert/beschichtet werden.
Machbar wäre das wohl, aber sauteuer, voluminös und extrem aufwändig im Bau, wobei ich den Vorteil gegenüber Platten noch nicht so recht erkennen kann. OK - statisch wäre es besser durch die Wölbung, aber die ginge mit besagtem 3D-Core einfacher und ungleich günstiger.

Man kann natürlich die Platten mit Waben statt Schaum aufbauen, das ist Leichtbau-Standard, aber eben sehr teuer, kaum ohne Vakuuminfusion machbar und für Platten > 5 mm Dicke wird's auch echt unpraktisch. Es bringt wohl zwar noch mal einen Gewichtsvorteil bei gleicher Steifigkeit gegenüber verstärktem Schaum, aber der Unterschied ist nicht mehr gewaltig - ausser im Preis und Aufwand.
Das mag im Flugzeugbau noch wirtschaftlich sein, wenn's echt auf's letzte % ankommt und die Kosten von den Urlaubern getragen werden bzw. vom eingesparten Sprit refinanziert werden.

Der 300er XPS (der mit der 3D-Core-Struktur ingeheim mein Favorit ist) wiegt ja für das komplette Gehäuse schon nur rund 450, mit gefüllten Waben vielleicht 600 Gramm für ein netto 45/brutto 75-Liter-Gehäuse - mehr kann da also gewichtsmäßig auch nicht mehr eingespart werden

[MiLe]

Na also - die ersten Messungen der massiven Materialien sind durch:

Immerhin zeigt sich, dass die Messungen wiederholgenau und plausibel sind, der Belastungsbereich einigermaßen praxisgerecht und die Materialien wie erwartet einen relativ großen linearen Bereich haben. Mehr als 4 mm sollte sich eine Boxenwand im Betrieb auch nicht biegen, sonst wird sie umgehend zur Passivmembran definiert

Wenn ich's schaffe werden die Sandwichs heute abend laminiert und irgendwann Mitte nächster Woche durchgehärtet und messfertig sein.
Ich habe da noch ein paar Proben ergänzt - zum Einen 30 kg/m³ XPS mit 600 gr/m² Glasfaser wie im Talkbass-Forum - quasi die Referenz im Leichtbau, dann noch unterschiedliche Dicken mit XPS und identischem Laminat, damit man auch sehen kann, wie viel eine Verdoppelung des Kerns tatsächlich bringt.
Und noch ein Aufbau mit Gewebe statt UD um zu sehen, ob sich die theoretischen Vorteile auch in der Praxis beweisen.
Ich bin echt gespannt, was am Ende dabei rauskommt.

[kehrdesign]

Michael, ergänzt Du mal die Dimension für die Durchbiegung; ich nehme an, es handelt sich um Millimeter bei mittig wirkender Prüflast . . . . . nur um keiner falschen Vorstellung zu unterliegen.

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... Die Biegesteifigkeit eines Sandwichs nimmt aber angeblich in der 3. Potenz zur Dicke zu. ...

Das ist sicher (zumindest tendenziell) richtig. Die Druck- bzw-Verformungsbelastung, die das Kernmaterial bei Biegung aufnehmen muss, erhöht sich aber mit Zunahne der Dicke auch in irgend einem (von mehreren Faktoren abhängigen) Verhältnis - da liegt eine zusätzliche Grenze für die sinnvolle Sandwich-Stärke nach oben.

[MiLe]

Michael, ergänzt Du mal die Dimension für die Durchbiegung; ich nehme an, es handelt sich um Millimeter bei mittig wirkender Prüflast . . . . . nur um keiner falschen Vorstellung zu unterliegen.

Hast Recht, wird morgen erledigt, heute schläft Excel schon und die Tabelle ist eh noch Rohbau. War nur ungeduldig und wollte (zu) schnell erste Ergebnisse raushauen
Hast auch Recht, [mm] Durchbiegung bei mittiger Belastung des 50 cm langen, auf 48 cm Breite abgestützten Prüflings mit 50 mm Breite und Dicke nach Tabelle
Zusatzinfo: Die Gewichte werden auf einen mittig aufgelegten, 20 mm breiten, 30 Gramm schweren Klotz aufgelegt, um empfindliche Materialien nicht zu beschädigen und dennoch die Last möglichst zentral anzusetzen.

Das ist sicher (zumindest tendenziell) richtig. Die Druck- bzw-Verformungsbelastung, die das Kernmaterial bei Biegung aufnehmen muss, erhöht sich aber mit Zunahne der Dicke auch in irgend einem (von mehreren Faktoren abhängigen) Verhältnis - da liegt eine zusätzliche Grenze für die sinnvolle Sandwich-Stärke nach oben.

Ich sehe schon, dass wir das ähnlich sehen

[MiLe]

OK - Tabelle soweit überarbeitet und um "Pappel mit bracing" ergänzt. Zumindest im Biegeverhalten sprechen die Ergebnisse für diese nicht ganz unbekannte Leichtbauweise, wobei man allerdings auch berücksichtigen muss, dass das Test-bracing nur in eine Richtung wirkt. Für eine stabile Fläche müsste auch die Querrichtung entsprechend verstrebt werden, was das Gewicht natürlich wieder nach oben treibt und einen hohen konstruktiven Aufwand verursacht. Dennoch bin ich erstaunt, wie viel der schmale aufgeleimte Steg auf der vorher wachsweichen Platte ausmacht.

[Poldi]

Sehr interessant und Danke für Deine Ausarbeitung.

[MiLe]

aaaaach - die spannenden Sachen kommen doch erst noch

Hab' gerade 6 der noch ausstehenden 7 Musterstücke laminiert - eklige Sache bei so schmalen Teilen, weil doch die Ränder so gerne ausfransen.
3D-Core XOS 15 mm kommt ja leider erst nächste Woche - wird also der Nachzügler im Test. Hoffentlich lohnt sich das Warten

Vor Mitte nächster Woche wird das aber auch leider nix mit den Messungen. Bei der Carbonita musste ich ja schmerzhaft lernen, dass die von den Herstellern angegebenen Härtezeiten für Epox vieles bedeuten, aber eben nicht, dass das Material vollständig ausgehärtet ist
Und so lange das nicht der Fall ist, sind Biegemessungen ziemlich sinnfrei.