Ist Kohlefaser stärker als Titan? | Supreem Carbon Expertenratgeber

Ist Kohlefaser stärker als Titan?

Beim VergleichKohlefaserBei Titan variiert die Festigkeit je nach betrachtetem Maß. Kohlefaserverbundwerkstoffe haben je nach Güte und Herstellungsverfahren typischerweise eine Zugfestigkeit zwischen 500 und 6.000 MPa. Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V hingegen weisen Zugfestigkeiten von etwa 900 bis 1.200 MPa auf. Das bedeutet, dass Kohlefasern bezogen auf ihr Gewicht eine höhere Zugfestigkeit aufweisen können, Titan jedoch eine höhere Zähigkeit und Schlagzähigkeit aufweist.

Wie ist das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bei Kohlefaser und Titan?

Kohlefaser ist für ihr hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bekannt. Typische hochwertige Kohlefaserverbundwerkstoffe haben eine Dichte von etwa 1,6 g/cm³, während Titanlegierungen eine Dichte von etwa 4,43 g/cm³ aufweisen. Daher bietet Kohlefaser oft ein zwei- bis dreimal höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht als Titan, was in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie, in denen Gewichtseinsparungen entscheidend sind, von entscheidender Bedeutung ist.

Wie sind die Kosten zwischen Kohlefaser und Titan im Vergleich?

Carbonfaser-TeileAufgrund komplexer Herstellungsverfahren und Materialkosten sind sie zunächst tendenziell teurer als Titan. Hochwertige Kohlefaserverbundwerkstoffe kosten derzeit zwischen 20 und 40 US-Dollar pro Pfund, Titanlegierungen zwischen 10 und 30 US-Dollar pro Pfund. Skaleneffekte und technologische Fortschritte führen jedoch zu einer allmählichen Senkung der Kohlefaserkosten.

Welche Haltbarkeits- und Ermüdungseigenschaften weisen Kohlefaser im Vergleich zu Titan auf?

Titan weist eine hervorragende Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit auf und ist daher auch in rauen Umgebungen äußerst langlebig. Kohlefaser ist unter Spannung sehr ermüdungsbeständig, kann aber bei unzureichendem Schutz anfällig für Stoßschäden, Matrixrisse und UV-Strahlung sein. Geeignete Harzsysteme und Beschichtungen sind für die langfristige Haltbarkeit von Kohlefaserteilen unerlässlich.

In welchen Anwendungen übertrifft Kohlefaser Titan?

Kohlefaser wird bevorzugt in Anwendungen eingesetzt, die minimales Gewicht und hohe Steifigkeit erfordern, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt, bei Hochleistungs-Autoteilen und in Sportartikeln. Dank ihrer anisotropen Eigenschaften können Ingenieure die Festigkeit gezielt anpassen. Titan wird häufig dort eingesetzt, wo Duktilität, Schlagfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind, beispielsweise bei medizinischen Implantaten, Triebwerkskomponenten und hochbelasteten Strukturelementen.

Was sollten Einkäufer aus der Industrie bei der Beschaffung von Kohlefaserteilen beachten?

Beschaffungsexperten sollten bei der Beschaffung von Kohlefaserteilen folgende Aspekte berücksichtigen: vorgesehene Anwendungslastbedingungen, Umweltbelastung, Fertigungsqualität, Harztyp, Faserausrichtung und Lieferantenzertifizierungen. Das Verständnis der Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften je nach Laminier- und Aushärtungsprozess ist entscheidend. Ein Vergleich der Lebenszykluskosten und des Wartungsaufwands von Kohlefaser- und Titanlösungen gewährleistet zudem eine optimale Entscheidungsfindung.