Wie stellt man Teile aus Kohlefaser her? | Supreem Carbon Expertenhandbuch

Wie stellt man Kohlefaserteile her?

Carbonfaser-Teilewerden aufgrund ihres hervorragenden Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses und ihrer Langlebigkeit häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, bei Sportgeräten und in der Industrie eingesetzt. Die Herstellung dieser Teile erfordert verschiedene Verfahren, von der Materialauswahl bis zur Aushärtung. Zu den wichtigsten Industrieverfahren gehören Handlaminieren, Harztransferformen und Autoklavenhärtung. Das Verständnis dieser Verfahren und Faktoren wie Kosten, Materialien und Qualitätskontrolle hilft Käufern, fundierte Entscheidungen zu treffen.

1. Welche Materialien werden zur Herstellung von Kohlefaserteilen verwendet?

Zu den Primärmaterialien zählenKohlefaserGewebe (gewebt oder unidirektional) und Harzmatrizen wie Epoxid, Vinylester oder Polyester. Epoxidharz wird aufgrund seiner hervorragenden Haftung und mechanischen Eigenschaften für Hochleistungsteile bevorzugt. Kohlefaserkabel undPrepreg(mit Harz vorimprägniert) sind ebenfalls üblich.

2. Was sind die gängigen Herstellungsverfahren?

Typische Methoden sind:

• Handauflegen:Schichten aus Kohlefasergewebe werden manuell in eine Form gelegt, mit Harz getränkt und anschließend ausgehärtet. Dies ist kostengünstig, aber arbeitsintensiv.
• Harztransferformung (RTM):Fasern werden in die Form gelegt, dann wird Harz unter Druck eingespritzt, was Wiederholbarkeit und gute mechanische Eigenschaften bietet.
• Autoklavenhärtung:Prepreg-Materialien werden vakuumverpackt und in einem Autoklaven ausgehärtet, wodurch höchste Qualität mit starker Faser-Harz-Bindung gewährleistet wird.

3. Wie lange dauert die Herstellung von Kohlefaserteilen?

Die Zykluszeiten variieren je nach Methode erheblich. Die Aushärtung beim Handlaminieren kann bei Raumtemperatur 8–24 Stunden dauern. Die Aushärtung im Autoklaven dauert bei erhöhten Temperaturen (ca. 120–180 °C) unter Druck typischerweise 2–4 Stunden und ermöglicht so eine schnellere Produktion von Teilen in Luft- und Raumfahrtqualität. RTM-Prozesse können nach Optimierung der Einstellungen in weniger als einer Stunde abgeschlossen sein.

4. Was sind die Kostentreiber bei der Herstellung von Kohlefaserteilen?

KohlefasermaterialDie Kosten liegen je nach Qualität und Webart zwischen 10 und 30 US-Dollar pro Pfund. Epoxidharz kostet zusätzlich 5 bis 15 US-Dollar pro Pfund. Arbeitsintensität, Produktionsvolumen und Werkzeugkomplexität beeinflussen die Kosten ebenfalls. Hochwertiges Prepreg kann 50 bis 70 US-Dollar pro Quadratmeter kosten. Die Aushärtung im Autoklaven erfordert teure Anlageninvestitionen, was die Fixkosten erhöht.

5. Wie wird die Qualität bei der Herstellung von Kohlefasern kontrolliert?

Die Qualitätskontrolle umfasst Sichtprüfungen, Ultraschalluntersuchungen auf innere Defekte und Haftungsprüfungen. Die mechanischen Eigenschaften werden nach ASTM-Standards geprüft. Vakuumverpackung und Feuchtigkeitskontrolle sind entscheidend, um Hohlräume zu vermeiden. Für Teile aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie sind strenge Zertifizierungs- und Rückverfolgbarkeitsprozesse vorgeschrieben.

Abschluss:Für Beschaffungsexperten und Hersteller in der Kohlefaserindustrie ist das Verständnis der Materialeigenschaften, Herstellungsprozesse, Zykluszeiten, Kosten und Qualitätssicherungsmethoden unerlässlich, um die Produktion zu optimieren und die Endverbrauchsanforderungen zu erfüllen. Aktuelle Branchen-Best-Practices und technologische Fortschritte zu kennen, verschafft einen Wettbewerbsvorteil.