Die Sandwich-Bauweise (kurz: Sandwich) ist ein Konstruktionsprinzip im Leichtbau. Ein leichter, dicker Kern wird zwischen zwei dünne, feste Deckschichten gelegt und fest mit ihnen verbunden. Im GFK-Formenbau sind die Deckschichten meist Faserlaminate (z. B. Glas- oder Carbongewebe mit Harz), der Kern besteht aus Schaum (z. B. PVC, PET), Balsaholz oder einer Wabe (Honeycomb). Der Name kommt vom Aufbau wie bei einem belegten Brot: zwei Lagen außen, Füllung in der Mitte.

Das Prinzip lebt vom Abstand: Bei Biegung wirkt die eine Deckschicht auf Zug, die andere auf Druck. Der Kern hält beide Schichten auf Abstand und überträgt die Schubkräfte (Querkräfte) zwischen ihnen – ähnlich wie der Steg bei einem I-Träger. Je weiter die Deckschichten auseinanderliegen, desto größer die Biegesteifigkeit. Als grobe Faustregel (Richtwert, je nach Aufbau und Material) gilt: Verdoppelt man die Kerndicke, steigt die Biegesteifigkeit etwa auf das Siebenfache, während das Gewicht nur wenig zunimmt. Der Kern selbst trägt dabei kaum Last in Längsrichtung – seine Aufgabe ist, die Deckschichten in Position zu halten und Schub aufzunehmen.

Wichtig ist die saubere Verbindung (Verklebung) zwischen Kern und Deckschicht. Löst sie sich, spricht man von Delamination – die Schichten arbeiten dann nicht mehr zusammen, und das Bauteil verliert einen Großteil seiner Steifigkeit. Damit das nicht passiert, muss das Harz den Kern gut anbinden, Hohlräume zwischen Kern und Laminat sollten gefüllt sein, und der Kern muss zum Harz passen. So braucht styrolhaltiges Polyesterharz einen styrolfesten Kern (z. B. geschlossenzelliger PVC-Hartschaum); offenzellige Schäume wie EPS/XPS können vom Styrol angelöst werden.

Im Detail

  • Worauf es beim Aufbau ankommtDie Deckschichten müssen dick genug sein, um Zug und Druck aufzunehmen, der Kern steif genug gegen Schub und Eindrücken. Zu dünne Deckschichten beulen unter Druck aus (Knittern/Faltenbildung), ein zu weicher Kern gibt unter Punktlast nach. Krafteinleitungen (Schrauben, Beschläge) brauchen lokale Verstärkungen oder Inserts, weil der weiche Kern dort allein nicht trägt.
  • Typische KernmaterialienGeschlossenzellige Schäume (z. B. PVC-Schaum, PET-Schaum) sind robust und nehmen wenig Harz und Wasser auf; Balsaholz ist sehr druckfest und vergleichsweise günstig; Waben (Honeycomb aus Aramid oder Aluminium) sind extrem leicht, aber teurer und anspruchsvoller in der Verklebung. Die Wahl hängt von Belastung, Gewicht, Temperatur und Budget ab (Werte je nach Datenblatt).
  • Typische ProblemeNeben Delamination treten Print-Through (Abzeichnen des Kernmusters an der Oberfläche), trockene Stellen (Dry Spot) an der Klebefuge und bei offenporigen oder beschädigten Kernen Wasseraufnahme auf. Sandwichschäden sind oft von außen kaum sichtbar, schwächen das Bauteil aber stark – daher bei Reparaturen Kern und Deckschicht sauber wieder anbinden (z. B. per Schäftreparatur).

Mehr dazu: Kernmaterialien & Sandwichbauweise: Schaum, Balsa und Wabe