Beschreibung
Zur Erweiterung des Materialverständnisses werden Zug- als auch Tiefungsversuche bei unterschiedlichen Feuchtegehalten an Papier durchgeführt. Die Versuche zeigen, dass sich in Abhängigkeit des Spannungszustands ein spezifischer, optimaler Feuchtegehalt in Bezug auf die maximal ertragbare Dehnung ergibt. So werden im Zugversuch die höchsten Dehnungen bei 20 % ermittelt, während im Tiefungsversuch unter biaxialer Beanspruchung der optimale Feuchtegehalt 10 % beträgt. Durch eine der Prüfung vorgelagerte Komprimierung werden sowohl im Zug- sowie im Tiefungsversuch die ertragbaren Dehnungen erhöht und die Rückfederung reduziert. Im einachsigen Spannungszustand beträgt die Steigerung der Bruchdehnung bis zu 75 %. Eine gezielte Kombination aus Komprimierung und Befeuchtung führt zu den höchsten Bruchdehnungen. Aufbauend auf den Erkenntnissen aus den Versuchen zur Materialcharakterisierung wird, in einem für die inkrementelle Umformung von Papier entwickelten Versuchsstand, eine Gegendruckeinheit implementiert. Diese ermöglicht es, das Papier während des Umformprozesses zu komprimieren und somit die Prozessgrenzen zu erweitern. Die, durch die orthotropen Materialeigenschaften hervorgerufenen Formabweichungen der Bauteile können durch eine gezielte Prozessstrategie reduziert werden. Die durchgeführten Untersuchungen an papierbasierten Sandwichblechen zeigen, dass diese gegenüber den weitverbreiteten kunststoffbasierten Sandwichblechen, insbesondere im Bereich erhöhter Umgebungstemperaturen (bis 150 °C), einen wesentlichen Vorteil bei Druckbelastung aufweisen. Die Isolationswirkung der papierbasierten Sandwichbleche ist dabei nahezu identisch mit denen polymerbasierter Halbzeuge.
