パネルの剛性を損なうことなく軽量化
船舶、鉄道車両、バス、トラックの車体にはすべて、大面積の床、壁、天井、間仕切り構造が含まれています。{0}これらのコンポーネントが合板、硬質ガラス繊維ラミネート、または鋼板から製造される場合、厚さが増すにつれてパネルの重量も急速に増加します。
複合ハニカムパネルは、固体構造の代わりにサンドイッチ構造を使用します。薄い表面シートは引張荷重と圧縮荷重に耐えますが、ハニカムコアはスキンを分離し、パネルの厚さ全体にせん断荷重を伝達します。この配置により、ソリッドコアを必要とせずに曲げ剛性が向上します。
たとえば、20 mm のハニカムサンドイッチ パネルは、耐荷重スキンが中立軸から遠く離れて配置されているため、同様の重量の固体積層板よりも大幅に高い曲げ剛性を実現できます。{1}
ハニカムサンドイッチパネルの仕組み
複合ハニカム パネルは 3 つの構造層で構成されます。
- 上面シート
- ハニカムコア
- 底面シート
パネルが曲げ荷重を受けると、上部スキンは圧縮状態になり、下部スキンは引張状態になります。ハニカムコアはスキンが互いに近づくのを防ぎ、スキン間にせん断力を伝達します。
連続した材料の体積に依存するフォームコアとは異なり、ハニカムコアは相互接続された六角形のセルによって形成されたセル構造を使用します。空のセルにより、パネルの厚さを維持しながら材料の消費量が削減されます。
この荷重伝達メカニズムにより、パネルは全体の質量を削減しながら、床、隔壁、内部構造全体に分散された荷重をサポートできます。{0}
海洋および輸送パネルに使用されるコア材料
動作環境が異なれば、異なるハニカムコア材料が必要になります。
ポリプロピレン(PP)ハニカム
PP ハニカム コアは、気泡構造に溶接された熱可塑性ポリプロピレン シートから製造されます。
この材料は水を吸収しないため、湿気にさらされることが予想されるフェリーの内装、車両の床、キャラバンのパネル、トラックの車体構造に一般的に使用されています。
アルミハニカム
アルミニウムハニカムは、六角形のセルに接着された薄いアルミニウム箔から製造されます。
金属コアはより高い圧縮強度を提供し、多くの場合、より高い点荷重抵抗が必要とされる列車の内装、船舶用家具、機器のハウジング、構造的隔壁に組み込まれています。-
アラミドハニカム
アラミドハニカムは、フェノール樹脂を含浸させたアラミド紙から製造されます。
この材料は、商用車用途よりも軽量化要件が厳しい航空宇宙や高性能輸送システムに指定されることがよくあります。{0}
海洋の操業条件
海洋構造物は、塩水噴霧、湿度の循環、エンジンや波の衝撃による繰り返しの振動にさらされています。
このような環境では、パネルの故障は通常、次のような原因で発生します。
皮膚{0}}から-の層間剥離
損傷したエッジからの水の浸入
集中荷重によるコアの破砕
取り付け位置の周りのファスナーの引き出し-
これらのリスクを軽減するために、ハニカム パネルは通常、シールされたエッジ、強化されたインサート、および接着された取り付けポイントを使用して取り付けられます。機器の荷重を支える領域には、集中した力をパネル構造に分散するために、局所的な密度の補強または埋め込みインサートが施されることがよくあります。
輸送用途
輸送システムでは、通常、ハニカム パネルは非一次構造アセンブリに組み込まれます。{0}
一般的な例は次のとおりです。
鉄道内装
パネルは切断、機械加工され、フロア システム、荷物ラック、天井モジュール、壁パーティションに接着されます。コンポーネントの重量が軽減されると、各キャリッジの総質量が減り、加速時のエネルギー消費が減少します。
トラックおよびトレーラーの車体
ハニカムパネルは、側壁、屋根、床アセンブリの合板や鋼板に代わるものです。構造重量の軽減により、パネルの厚さを維持しながら有効積載量が増加します。
バスとバスの内装
メーカーは、床プラットフォーム、天井モジュール、サービス パネル、室内パーティションにサンドイッチ パネルを設置します。セルラーコアは、サポートされていない大きなスパンにわたってパネルの剛性を維持するのに役立ちます。
インストールに関する考慮事項
ハニカムパネルは無垢板と同じように取り付けることはできません。
セルラーコアの引き抜き抵抗が限られているため、機械式ファスナーには補強が必要です。{0}}一般的なインストール方法は次のとおりです。
- 構造用接着剤による接合
- 埋め込みアルミニウムインサート
- エッジフレーム補強
- ボルト留めされた取り付けポイントを介して-
窓、ハッチ、または機器の開口部をパネルに機械加工する場合、通常、露出したコアセルは湿気の侵入や汚染を防ぐために密閉されます。
材料の選択は荷重ケースに依存します
すべての海洋および輸送用途に適した単一のハニカム パネル構成はありません。
パネルの選択は通常、次の要素によって決まります。
- スパン長さ
- 設計負荷
- 影響要件
- 防火性能要件
- 湿気にさらされる条件
- 取付方法
たとえば、フェリーの天井パネルでは軽量性と耐食性が優先される場合がありますが、トレーラーの床パネルではより高い圧縮強度と耐摩耗性が必要な場合があります。
したがって、ハニカムコアの材質とスキン構成を選択する前に、負荷経路、動作環境、接続方法を理解することが重要です。
HolyCore ハニカム コア ソリューション
HolyCore は、輸送および海洋用途の複合サンドイッチ構造に使用されるハニカム コア材料を製造しています。コア構成は、パネルの厚さ、セルのサイズ、スキンの材質、および負荷要件に応じて選択できます。
ハニカム コアはサンドイッチ構造内部のせん断伝達層として機能し、複合パネルが材料の質量を削減しながら厚さを維持できるようにします。{0}用途に応じて、コアをグラスファイバー、アルミニウム、熱可塑性プラスチック、またはその他の外装材と統合して、完成した構造パネルを形成できます。
