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 Leitartikel 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, Gurit): der Industriestandard. Über die Anbieter hinweg reicht die Dichte von rund 40 bis 250 kg/m³ – die Divinycell-H-Reihe deckt davon 48 bis 250 kg/m³ in acht Stufen ab, AIREX C70 60 bis 130 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, meist 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.

Nicht jede Wabe hat sechseckige Zellen. Biegt man eine Sechseckwabe, wölbt sie sich quer zur Biegeachse in die Gegenrichtung; Hexcel nennt das antiklastische Krümmung und beschreibt sie als normal und unvermeidlich. Für gekrümmte Bauteile gibt es deshalb eigene Zellformen. Überdehnte Waben mit annähernd rechteckigen Zellen, bei Hexcel OX-Core genannt, lassen sich in einer Richtung leichter biegen. Die Zellform, die Hexcel Flex-Core nennt und aus Aluminium, Aramidpapier und Glasfaser anbietet, folgt nach Herstellerangabe auch doppelten Krümmungen und engen Radien, ohne dass die Zellwände einknicken. Dichte Sechseckwaben müssen für stark konturierte Bauteile dagegen nach Hexcels Angabe oft aufwendig gefräst und gestückelt werden.

Eine zweite Sonderform betrifft die Luft in den Zellen. Bei belüfteten Waben sind die Zellwände perforiert; Hexcel kennzeichnet das in der Typenbezeichnung seiner Aluminiumwaben mit P, unperforierte Wände mit N. Gebraucht wird das, wo der Außendruck schnell sinkt, vor allem beim Aufstieg einer Trägerrakete. Luft, die in den geschlossenen Zellen eines Sandwichs gefangen bleibt, drückt dann von innen gegen Zellwände und Deckschicht und kann die Wände zwischen den Zellen oder die Klebung zur Deckschicht versagen lassen. Durch die Perforation gleicht sich der Druck von Zelle zu Zelle bis zu einer Plattenkante aus, an der der Kern offen liegt. Löcher in der Deckschicht selbst gelten in einer Arbeit von ATA Engineering und Sierra Space auf der NASA-Fachtagung TFAWS 2023 als drastischeres Mittel, das man möglichst vermeidet. Flex-Core-Waben führt Hexcel schon länger auch in belüfteter Ausführung; seit September 2026 bietet der Hersteller davon eine weiterentwickelte Fassung hoher Dichte aus Aluminium für Trägerraketen und Triebwerksgondeln an. Für den Formenbau zählt vor allem die erste Lehre: Muss eine Wabe in eine doppelt gekrümmte Form, lohnt vor dem Zuschneiden und Stückeln die Frage nach der Zellform. Die Belüftung dagegen zielt auf den schnellen Druckabfall beim Aufstieg; bei Bauteilen, die Feuchte ausgesetzt sind, wäre eine offene Kante ein Einlass für Wasser, dort gilt das Versiegeln der Ränder aus dem folgenden Abschnitt.

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.