Was sind Kohlefaserverbundwerkstoffe? | Supreem Carbon Expertenratgeber

Was sind Kohlefaserverbundwerkstoffe?

KohlefaserVerbundwerkstoffe sind Werkstoffe, die durch die Kombination von Kohlenstofffasern mit einer Polymermatrix (meist Epoxidharz) hergestellt werden. Diese Verbundwerkstoffe bieten ein außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Steifigkeit und Korrosionsbeständigkeit und sind daher in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, bei Sportgeräten und in der Industrie beliebt. Die Kohlenstofffasern sorgen für die Verstärkung, während die Harzmatrix die Fasern zusammenhält und die Lasten zwischen ihnen überträgt.

Was sind die wichtigsten Vorteile von Kohlefaserverbundwerkstoffen?

Kohlefaserverbundwerkstoffe bieten zahlreiche Vorteile: Sie sind leicht (ca. 30–50 % leichter als Stahl), hochfest (bis zu 6-mal so hoch wie Stahl), chemikalien- und korrosionsbeständig, ermüdungsbeständig und lassen sich durch die Faserausrichtung individuell anpassen. Diese Vorteile machen sie ideal für die Gewichtsreduzierung bei gleichbleibender Leistung, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilsektor.

Wie werden Kohlefaserteile hergestellt?

Zu den Herstellungsverfahren gehören Resin Transfer Molding (RTM),PrepregLaminieren und Aushärten im Autoklaven, Filamentwickeln und Formpressen. Jede Methode beeinflusst die Kosten, die Produktionsgeschwindigkeit und die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts. Prepreg-Systeme produzieren beispielsweise hochwertige Teile, sind aber teuer und zeitintensiv; RTM eignet sich besser für die Produktion mittlerer Stückzahlen.

Was sind die typischen Anwendungen von Kohlefaserverbundwerkstoffen?

Kohlefaserverbundwerkstoffe werden branchenübergreifend eingesetzt: in der Luft- und Raumfahrt, in Tragflächen und Rumpfteilen, in Automobilteilen zur Gewichtsreduzierung und Kraftstoffeffizienz, in Sportartikeln wie Fahrradrahmen und Tennisschlägern, in Rotorblättern von Windkraftanlagen und sogar in medizinischen Geräten. Ihre einzigartigen Eigenschaften ermöglichen Innovationen bei Produktdesigns, die hohe Leistung und Langlebigkeit erfordern.

Welche Kostenfaktoren sind bei der Beschaffung von Kohlefaserteilen zu berücksichtigen?

Zu den Kostenfaktoren zählen die Qualität des Rohmaterials (pechbasierte vs. PAN-basierte Fasern), das Fertigungsverfahren, das Produktionsvolumen und die Komplexität des Teiledesigns. Kohlefaserrohstoffe können zwischen 15 und 45 US-Dollar pro kg kosten und beeinflussen den Endpreis erheblich. Optimierungen bei Design und Lieferantenauswahl sind entscheidend, um Kosten und Leistung effektiv in Einklang zu bringen.

Wie können Qualität und Zuverlässigkeit bei der Beschaffung von Carbonfasern sichergestellt werden?

Die Qualitätssicherung umfasst die Überprüfung von Fasertyp und Harzsystem, die Prüfung von Fertigungszertifikaten (ISO 9001, AS9100 für die Luft- und Raumfahrt) sowie die Prüfung mechanischer Eigenschaften wie Zugfestigkeit und interlaminarer Scherfestigkeit. Die enge Zusammenarbeit mit erfahrenen Lieferanten und die Festlegung klarer technischer Anforderungen stellen sicher, dass die Teile die Leistungserwartungen erfüllen.