AAS vs. SAS: Sandwich mit Aluminium- oder Stahl-Decklagen?
AAS und SAS unterscheiden sich in den Decklagen: Beim Aluminium-Aluminiumschaum-Sandwich (AAS) bestehen sie aus Aluminium, beim Stahl-Aluminiumschaum-Sandwich (SAS) aus Stahl DC01 (1.0330) – der Kern ist bei beiden Aluminiumschaum, vollständig metallisch gebunden ohne Klebung. AAS ist die leichtere Wahl: Im Aufbau 10-1-1 (1 mm Decklagen, Schaumkern 0,7 g/cm³) wiegt eine Platte von 1.000 × 1.000 × 10 mm³ als AAS ca. 11 kg, als SAS 21,3 kg. SAS ist die steifere: Die Stahl-Decklagen haben mit 210 GPa den dreifachen E-Modul der Aluminium-Decklagen (70 GPa) und bestimmen die Steifigkeit des Verbunds.
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Worin unterscheiden sich AAS und SAS in den Kennwerten?
Beide Sandwiches sind im Referenzaufbau 1/8/1 gerechnet (Decklage/Kern/Decklage, Kern: Aluminiumschaum PM; SAS-Beispiel mit Kerndichte 0,7 g/cm³; die Masse gilt für AAS 10-1-1 und SAS 10-1-1 mit Schaumkern 0,7 g/cm³). Der Decklagen-Werkstoff bestimmt die Unterschiede: Stahl-Decklagen bringen den höheren E-Modul (210 GPa gegenüber 70 GPa) und damit die höhere Steifigkeit, Aluminium-Decklagen das geringere Gewicht und die höhere Wärmeleitfähigkeit. Alle Werte sind analytisch ermittelte Richtwerte.
| Kennwert | Einheit | AAS (Alu-Decklagen) | SAS (Stahl-Decklagen) |
|---|---|---|---|
| Dichte | g/cm³ | 0,5–0,8 (Kern) · 2,7 (Decklage) | 0,7 (Kern) · 7,85 (Decklage) |
| E-Modul | GPa | 0,33–0,76 (Kern) · 70 (Decklagen) | 0,6 (Kern) · 210 (Decklagen) |
| Druckfestigkeit | N/mm² | 2,5–10 (Kern) | 8,5 (Kern) |
| Zugfestigkeit | N/mm² | 120–200 | 270–410 (Decklage) |
| Biegesteifigkeit | mm/1.000 N | 6,8** | 2,4 |
| Wärmeleitfähigkeit | W/mK | 10–15 (Kern) · 170–220 (Decklage) | 25 (Kern) · 48–58 (Decklage) |
| Masse 1.000 × 1.000 × 10 mm³ | kg | ca. 11 (AAS 10-1-1, Kern 0,7 g/cm³)* | 21,3 (SAS 10-1-1, Kern 0,7 g/cm³) |
Regulär gefertigt wird der Schaumkern mit 0,5 bis 0,8 g/cm³, höhere Dichten nach Absprache. E-Modul und Druckfestigkeit des Schaumkerns sind dichteaufgelöst nach den Produktdatenblättern AAS, SAS und Havel Lite® angegeben (0,5 g/cm³ → 330 N/mm² / 2,5 N/mm² · 0,6 → 450 / 6,5 · 0,7 → 600 / 8,5 · 0,8 → 760 / 10); die SAS-Spalte nennt den Wert zur Kerndichte 0,7 g/cm³ dieses Aufbaus. SAS-Decklage Stahl DC01 (1.0330) nach DIN EN 10130: Zugfestigkeit 270–410 N/mm², Streckgrenze 140–280 N/mm². *Stark abhängig von der Materialdichte. **Stark abhängig von der jeweiligen Geometrie. Quellen zur Berechnung: Tabellenbuch Metall, 43. Auflage 2005; Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU. Alle Werte wurden analytisch ermittelt und dienen als Richtwert; für konkrete Anwendungen müssen die Werte speziell ermittelt werden.
Wann ist AAS die richtige Wahl?
AAS ist die Wahl, wenn das Gewicht das entscheidende Kriterium ist: Als AAS 10-1-1 (1 mm Aluminium-Decklagen, Schaumkern 0,7 g/cm³) wiegt die Referenzplatte von 1.000 × 1.000 × 10 mm³ ca. 11 kg, gegenüber 21,3 kg beim SAS 10-1-1 (1 mm Stahl-Decklagen, Schaumkern 0,7 g/cm³) und 78,5 kg bei massivem Stahl. Dazu kommt die hohe Wärmeleitfähigkeit der Aluminium-Decklagen von 170–220 W/mK, wenn Wärme gezielt geleitet werden soll. Die Zugfestigkeit liegt bei 120–200 N/mm². Die Biegesteifigkeit ist stark geometrieabhängig und damit über die Konstruktion beeinflussbar; die Kennwerte-Tabelle nennt den Richtwert des Referenzaufbaus.
Wann ist SAS die richtige Wahl?
SAS ist die Wahl, wenn Steifigkeit und Festigkeit vorgehen: Die Stahl-Decklagen (DC01, 1.0330, E-Modul 210 GPa) machen den Verbund deutlich steifer als Aluminium-Decklagen, als SAS 10-1-1 (1 mm Stahl-Decklagen, Schaumkern 0,7 g/cm³) bei 21,3 kg gegenüber 78,5 kg für massiven Stahl. Die Druckfestigkeit des Kerns liegt bei der Kerndichte 0,7 g/cm³ dieses Aufbaus bei 8,5 N/mm²; die Decklage aus DC01 hat eine Zugfestigkeit von 270 bis 410 N/mm² und eine Streckgrenze von 140 bis 280 N/mm². Ein Fertigungsvorteil kommt hinzu: Im SAS-Verfahren können Befestigungspunkte, -schienen oder Muttern direkt miteingeschäumt oder eingeschweißt werden.
Was haben AAS und SAS gemeinsam?
Beide Bauweisen teilen denselben Kern und dieselbe Bindungstechnik: Der Aluminiumschaum-Kern ist mit den Decklagen vollständig metallisch verbunden, ohne Klebung; die Materialprüfung von AAS und SAS nach DIN EN 45545-2 ergab eine Eingruppierung in HL3, ein Zertifikat wurde dazu nicht beantragt. Für beide sind kundenspezifische Legierungen und Beschichtungen (Lacke, Marmor, Holz, Tapete) denkbar, und beide lassen sich weiterverarbeiten: Bohren, Schweißen und Fräsen sind ebenso möglich wie gebogene Sandwiches.
- Kern aus Aluminiumschaum (pulvermetallurgisch, PM)
- Vollständig metallische Bindung ohne Klebung
- DIN EN 45545-2: Eingruppierung in HL3
- Kundenspezifische Legierungen und Beschichtungen (Lacke, Marmor, Holz, Tapete)
- Weiterverarbeitung: Bohren, Schweißen, Fräsen; gebogene Sandwiches
Die Wahl der Decklage
Was unterscheidet ein Sandwich mit Aluminium-Decklagen von einem mit Stahl-Decklagen?
Auch gefragt: Was ist der Unterschied zwischen AAS und SAS? · Worin unterscheiden sich die beiden Sandwich-Bauweisen?
AAS und SAS teilen denselben Kern und unterscheiden sich nur in den Decklagen. Havel metal foam fertigt beide Bauweisen mit einem Aluminiumschaum-Kern, der vollständig metallisch mit den Decklagen verbunden ist, ohne Klebung. Beim AAS bestehen die Decklagen aus Aluminium (EN AW-6082), beim SAS aus Stahl (DC01, 1.0330). Aus dieser einen Entscheidung folgt der Rest: Stahl-Decklagen haben mit 210 GPa den dreifachen E-Modul von Aluminium (70 GPa), und da in einem Sandwich die Decklagen die Biegelast tragen, bestimmen sie die Steifigkeit des Verbunds. Aluminium-Decklagen halten das Bauteil leichter und leiten Wärme besser. Für die Konstruktion kommt ein dritter Punkt hinzu, der oft zuerst entscheidet: Befestigungspunkte, Befestigungsschienen und Muttern lassen sich nur im SAS-Verfahren miteinschäumen oder einschweißen. Der Schaumkern selbst ist in beiden Bauweisen derselbe Werkstoff, weshalb seine Kennwerte für AAS und SAS gleich gelten.
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Welche Decklage passt zu welcher Anforderung?
Auch gefragt: Wann ist AAS die richtige Wahl, wann SAS? · Wonach entscheidet man zwischen Aluminium- und Stahl-Decklagen?
AAS passt, wenn das Gewicht das entscheidende Kriterium ist; SAS passt, wenn Steifigkeit, eine harte Oberfläche oder eingeschäumte Befestigungen gebraucht werden. Havel metal foam liefert die Referenzplatte von 1.000 × 1.000 × 10 mm³ als AAS 10-1-1 (1 mm Aluminium-Decklagen, Schaumkern 0,7 g/cm³) mit ca. 11 kg und als SAS 10-1-1 (1 mm Stahl-Decklagen, Schaumkern 0,7 g/cm³) mit 21,3 kg; massiver Stahl liegt bei 78,5 kg. Für die Steifigkeit sprechen die Stahl-Decklagen: mit 210 GPa haben sie den dreifachen E-Modul der Aluminium-Decklagen (70 GPa). Für Wärmeführung sprechen umgekehrt die Aluminium-Decklagen. Drei Fragen entscheiden in der Praxis meist vorab. Braucht die Konstruktion eingeschäumte Muttern oder Befestigungsschienen, kommt nur SAS in Frage. Soll das Bauteil an eine Stahlstruktur geschweißt werden, ist SAS der direktere Weg. Und ist die Bauhöhe knapp oder das Format groß, lohnt der Blick auf die lieferbaren Abmessungen, die sich zwischen den beiden Bauweisen unterscheiden.
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Aufbau und Abmessungen
Welche Dicken und Formate sind je Bauweise lieferbar?
Auch gefragt: Wie dick kann ein Aluminiumschaum-Sandwich sein? · Welches Maximalformat hat ein Sandwich mit Stahl-Decklagen?
AAS und SAS unterscheiden sich in beidem, in der Gesamthöhe und im Format. Havel metal foam liefert AAS in 6 bis 60 mm Gesamthöhe, mit Decklagen von 1 bis 8 mm und einem Maximalformat von 2.800 × 1.400 mm. SAS liefert das Unternehmen in 8 bis 40 mm Gesamthöhe, mit Decklagen von 1,5 bis 5 mm und einem Maximalformat von 2.950 × 1.450 mm. Für die Konstruktion heißt das: Die dünnsten und die dicksten Aufbauten gibt es nur als AAS, das größte Plattenformat nur als SAS. Die Decklagen-Legierungen sind EN AW-6082 beim AAS und DC01 beim SAS. Der Dichtebereich des Schaumkerns ist für beide Bauweisen gleich: Regulär gefertigt werden 0,5 bis 0,8 g/cm³, höhere Dichten nach Absprache.
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Unterscheiden sich die Kennwerte des Schaumkerns zwischen den beiden Bauweisen?
Auch gefragt: Ist der Aluminiumschaum-Kern in AAS und SAS derselbe? · Gelten die Kernkennwerte für beide Sandwich-Bauweisen?
Nein. Der Aluminiumschaum-Kern ist in AAS und SAS derselbe Werkstoff, deshalb gelten seine Kennwerte für beide Bauweisen gleich. Havel metal foam fertigt regulär im Dichtebereich von 0,5 bis 0,8 g/cm³, und die Produktdatenblätter für AAS, SAS und Havel Lite® führen für diesen Kern dieselben dichteaufgelösten Werte: E-Modul 330 bis 760 N/mm² und Druckfestigkeit 2,5 bis 10 N/mm², beide steigend mit der Dichte. Was sich zwischen den Bauweisen unterscheidet, sind die Eigenschaften des Verbunds, und die kommen aus den Decklagen. Die vollständige Wertetabelle je Dichtestufe steht auf der Kennwerte-Seite. Für den Vergleich zählt die Konsequenz: Wer zwischen AAS und SAS wählt, wählt nicht den Kern, sondern die Decklage; die Dichte wird davon unabhängig nach der Anwendung ausgelegt.
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Konstruktion und Fügen
In welcher Bauweise lassen sich Befestigungspunkte und Muttern direkt einschäumen?
Auch gefragt: Kann man Muttern direkt einschäumen lassen? · Lassen sich Befestigungsschienen in ein Sandwich integrieren?
Nur im SAS, dem Sandwich mit Stahl-Decklagen. Havel metal foam kann notwendige Befestigungspunkte, Befestigungsschienen oder Muttern im SAS-Verfahren miteinschäumen oder einschweißen; beides, das Einschäumen wie das Einschweißen, ist auf diese Bauweise beschränkt. Mit Aluminium-Decklagen (AAS) geht keines von beiden. Der Grund liegt im Werkstoff der Decklage: Die Stahl-Decklage des SAS (DC01, 1.0330) lässt sich schweißen, die Aluminium-Decklage des AAS (EN AW-6082) nicht mit denselben Mitteln. Das ist der Unterschied mit den größten Folgen für die Konstruktion, denn er entscheidet die Wahl der Bauweise oft schon vor allen Kennwerten: Wenn ein Bauteil eingeschäumte Bolzen oder Muttern braucht, steht die Decklage damit fest. Umgekehrt lohnt die Frage früh, ob die Befestigung wirklich integriert sein muss oder ob sie nach dem Fügen gesetzt werden kann; dann bleibt die leichtere Bauweise im Spiel. Zu bedenken ist außerdem, dass Schaum im Befestigungsbereich in der Fertigung zusätzliche Vorbereitungszeit kostet.
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Wie werden die beiden Bauweisen an eine Stahlstruktur angeschlossen?
Auch gefragt: Kann man ein Aluminiumschaum-Sandwich an Stahl schweißen? · Wie fügt man ein Sandwich mit Aluminium-Decklagen an eine Stahlkonstruktion?
AAS und SAS werden unterschiedlich angeschlossen, und dieser Punkt legt eine Konstruktion früh fest. Havel metal foam verbindet SAS mit einer Stahlstruktur durch MIG/MAG-Schweißen (Metall-Schutzgas), also mit dem Verfahren, das im Stahlbau ohnehin im Einsatz ist. Für AAS an Stahl braucht es dagegen sprengplattierte Übergangsprofile, weil Aluminium und Stahl nicht direkt miteinander verschweißt werden. Maßgeblich ist auch hier die Decklage: DC01-Stahl beim SAS, EN AW-6082-Aluminium beim AAS. Wer ein Bauteil in eine geschweißte Stahlkonstruktion einbindet, hat mit SAS deshalb den kürzeren Weg; wer in einer Aluminiumstruktur arbeitet, hat ihn mit AAS. Unabhängig von der Bauweise lassen sich beide bohren, schweißen und fräsen, und gebogene Sandwiches sind ebenfalls möglich.
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Grenzen und offene Punkte
Wie verhalten sich die beiden Decklagen im Korrosionstest?
Auch gefragt: Korrodiert ein Sandwich mit Stahl-Decklagen? · Wie wurde das Korrosionsverhalten der Sandwiches geprüft?
Die Decklage bestimmt das Korrosionsbild, nicht der Kern. Havel metal foam hat Sandwich-Proben im Salzsprühnebel nach DIN EN ISO 9227 NSS prüfen lassen, 240 h bei (35 ± 2) °C, geprüft am Fraunhofer ICT; eine zweite akkreditierte Prüfung in SO₂-Atmosphäre nach DIN EN ISO 6988 zeigt dasselbe Muster. Beobachtet wurde: Die Stahl-Decklage korrodierte, die Verbindung zwischen Schaum und Decklage nicht. Zwei Einschränkungen gehören zu dieser Aussage. Die geprüften Decklagen waren EN AW 6060 und DC01, die Aluminium-Decklage also nicht die EN AW-6082 der Datenblätter. Und keiner der beiden Prüfberichte nennt ein Ergebnis; die Bewertung ist die von Havel metal foam und nicht die des Instituts. Ein Korrosionsschutz ist bei beiden Bauweisen so nötig wie bei Stahl.
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Was haben die beiden Sandwich-Bauweisen gemeinsam?
Auch gefragt: Was ist bei AAS und SAS gleich? · Welche Eigenschaften gelten für beide Sandwich-Bauweisen?
AAS und SAS teilen den Kern, die Bindungstechnik und die Weiterverarbeitung. Havel metal foam schäumt in beiden Bauweisen einen pulvermetallurgisch hergestellten Aluminiumschaum-Kern, der vollständig metallisch mit den Decklagen verbunden ist; Klebstoff kommt in keiner der beiden vor. Daraus folgt, was für beide gilt: Der Aufbau ist rein metallisch und trägt nicht zur Brandlast bei, das Material ist zu 100 % recycelbar, und die Materialprüfung von AAS und SAS nach DIN EN 45545-2 ergab eine Eingruppierung in HL3, ein Zertifikat wurde dazu nicht beantragt. Kundenspezifische Legierungen und Beschichtungen sind für beide denkbar, von Lacken bis zu Marmor, Holz oder Tapete. Bohren, Schweißen und Fräsen sind bei beiden möglich, gebogene Sandwiches ebenso, und der Dichtebereich des Kerns ist für beide gleich: regulär gefertigt werden 0,5 bis 0,8 g/cm³, höhere Dichten nach Absprache.
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Sandwich-Anfrage: AAS oder SAS?
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