Schaumkern oder Wabenkern? Kernmaterialien im Vergleich

Wer ein Sandwichbauteil plant, steht früh vor einer Grundsatzfrage: Schaumkern oder Wabenkern? Beide halten die beiden GFK-Deckschichten (die „Häute“) auf Abstand und machen das Bauteil dadurch steif und leicht. Doch sie tun das auf sehr unterschiedliche Weise – und das entscheidet über Gewicht, Festigkeit, Verarbeitung, Feuchteempfindlichkeit und Kosten. Dieser Beitrag stellt die beiden Kernfamilien direkt gegenüber. Den breiten Überblick über alle Kernmaterialien (inklusive Balsa) liefert der Beitrag „Kernmaterialien & Sandwichbauweise“, die dünnen harzaufnehmenden Stützvliese behandelt „Vlieskerne im Vergleich“. Hier geht es allein um die Entscheidung Schaum gegen Wabe. Alle genannten Zahlen sind Richtwerte; maßgeblich sind im Einzelfall das Datenblatt des Herstellers und die jeweils geforderte Norm.

Schaumkerne: der robuste Allrounder

Schaumkerne sind massive, meist geschlossenzellige Hartschaumplatten. Geschlossenzellig heißt: Die Zellen sind in sich abgeschlossen, der Schaum saugt kaum Harz und kaum Wasser. Das macht ihn unkompliziert. Er lässt sich sägen, schleifen, anfasen, mit Wärme in Form biegen (thermoformen) und mit normalem Laminierharz direkt an die Häute anbinden – ein separater Klebefilm ist nicht nötig. Schaum eignet sich für Handlaminat, Vakuum und Infusion; für die Infusion gibt es geschlitzte und perforierte Platten, die das Harz verteilen.

• PVC-Hartschaum (z. B. Divinycell, Airex): der Industriestandard. Richtwert Dichte rund 40–250 kg/m³, gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht; Divinycell H80 etwa 80 kg/m³ mit Druckfestigkeit um 1,4 MPa und Schubfestigkeit um 1,15 MPa, Temperaturgrenze im Dauerbetrieb meist um 70 °C (Richtwerte laut DIAB/R&G-Datenblatt; im Zweifel Datenblatt prüfen).
• PET-Schaum (z. B. Armacell ArmaPET): thermoplastisch und recycelbar, oft aus Rezyklat. Richtwert: 100 kg/m³ PET liegt bei Steifigkeit und Druckfestigkeit etwa auf dem Niveau von 80 kg/m³ PVC und ist preislich vergleichbar bis günstiger; thermoformbar und schraubenfest.
• PU-Schaum (Polyurethan): preiswert, häufig als gieß- oder schäumbarer Kern für Hohlräume; mechanisch schwächer, eher für gering belastete Teile (Richtwert Dichte ca. 30–200 kg/m³).
• SAN-Schaum (Corecell): besonders zäh und schlagfest, hohe Schubfestigkeit bei niedriger Dichte, gute Temperaturstabilität und geringe Harzaufnahme – beliebt im hochwertigen Bootsbau.

Wabenkerne: Leichtbau-Champion mit Anspruch

Wabenkerne (englisch „honeycomb“) bestehen aus aufrecht stehenden, sechseckigen Zellen – wie eine Bienenwabe. Dadurch tragen sie Druck- und Schubkräfte mit minimalem Materialeinsatz und erreichen die höchste Steifigkeit pro Gewicht aller Kerne. Der Preis dafür: Sie sind aufwendiger zu verarbeiten. Weil eine Wabe nur an den dünnen Zellwänden Kontakt zur Deckschicht hat, lässt sie sich nicht einfach mit Laminierharz verkleben. Meist kommt ein Klebefilm (eine Klebstoff-Folie) oder ein Prepreg (vorimprägnierte Gewebelage) zum Einsatz, oft unter Vakuum oder im Autoklav verarbeitet. Klassische Vakuuminfusion ist mit offenen Waben kaum machbar, weil das Harz unkontrolliert in die Zellen läuft.

• Nomex/Aramid-Wabe: nichtmetallische Wabe aus phenolharzgetränktem Aramidpapier. Höchste Druckfestigkeit pro Gewicht, sehr gute Chemikalien-, Schlag- und Ermüdungsbeständigkeit. Marktüblich sind Dichten von ca. 29 bis 144 kg/m³; die Festigkeit steigt mit der Dichte stark an. Für die handelsüblichen leichten R&G-Grade (ca. 29–40 kg/m³) liegt die Druckfestigkeit grob bei 0,56–1,29 MPa und die Schubfestigkeit grob bei 0,45–0,86 MPa; hochdichte Grade erreichen deutlich höhere Werte (im Zweifel Datenblatt).
• Aluminium-Wabe: sehr hohe Druck- und Schubfestigkeit, oft mit Alu-Deckhäuten in Luft- und Raumfahrt. Nachteil: Aluminium kann unter Feuchte korrodieren und ist nicht für jede Umgebung geeignet.
• PP-Wabe (Polypropylen): thermoplastisch, feuchteunempfindlich und günstig. Schwäche: PP hat eine sehr niedrige Oberflächenenergie – es lässt sich schlecht kleben. Deshalb werden PP-Waben mit aufkaschiertem Vlies geliefert, damit die Deckschichten überhaupt haften.

Feuchte und Brand: ein oft unterschätzter Punkt

Geschlossenzelliger Schaum nimmt praktisch kein Wasser auf – ein klarer Vorteil im Boots-, Fahrzeug- und Außenbau. Bei Waben ist die Lage heikler: Wird die Deckschicht beschädigt oder sind die Ränder nicht sauber versiegelt, kann Wasser in die offenen Zellen eindringen. Eingeschlossene Feuchte schwächt die Anbindung zwischen Haut und Kern, lässt Aluminium korrodieren und kann bei Frost zu Schäden führen. Bei Aramid- und PP-Waben ist die Feuchteaufnahme im Material selbst gering, der Schwachpunkt bleibt aber das Zellvolumen. Beim Brandverhalten punkten Nomex-Waben (phenolharzgetränkt, schwer entflammbar) und Aluminium (nicht brennbar) – wichtig für Luftfahrt und Bahn. Standard-Schäume und PP brennen dagegen leichter; hier gibt es nur teilweise flammgeschützte Sondertypen. Welche Brandklasse ein Aufbau tatsächlich erreicht (etwa nach EN 13501-1 im Bau oder EN 45545-2 im Schienenverkehr), hängt immer vom kompletten Laminat ab und muss im Einzelfall geprüft und nachgewiesen werden.