Wofür werden hauptsächlich Carbonfasern verwendet? | Supreem Carbon Expertenratgeber

Was ist der Haupteinsatzzweck von Kohlefaser?

Kohlefaserwird vor allem in Branchen eingesetzt, die Materialien mit einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht benötigen. Zu den Hauptanwendungsgebieten zählen die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, Sportgeräte, Windenergie und die industrielle Fertigung. Die Luft- und Raumfahrtbranche nutzt Kohlefaserverbundwerkstoffe in großem Umfang, um das Flugzeuggewicht zu reduzieren, die Treibstoffeffizienz zu verbessern und die strukturelle Festigkeit zu erhalten. So besteht beispielsweise der Boeing 787 Dreamliner zu etwa 50 % aus Kohlefaserverbundwerkstoffen, was die Flugzeugmasse und die Betriebskosten deutlich senkt.

Welche Vorteile bietet die Verwendung von Kohlefaserteilen?

Carbonfaser-TeileSie bieten im Vergleich zu Metallen wie Stahl und Aluminium eine höhere Zugfestigkeit und Steifigkeit und sind gleichzeitig deutlich leichter – typischerweise etwa 40 % des Gewichts von Aluminium. Darüber hinaus ist Carbonfaser korrosionsbeständig, weist hervorragende Ermüdungseigenschaften auf und bietet durch die Möglichkeit, komplexe Formen herzustellen, Gestaltungsfreiheit. Diese Vorteile steigern die Produktleistung und Langlebigkeit und sind ein Hauptgrund für ihre zunehmende Verbreitung im Automobilrennsport und im Bereich der erneuerbaren Energien.

Wie kann die Qualität beim Kauf von Kohlefaserteilen sichergestellt werden?

Die Qualitätssicherung bei der Beschaffung von Kohlenstofffasern hängt vom Verständnis des Fasertyps (z. B. PAN-basiert vs. Pech-basiert), des Harzsystems und der Herstellungsprozesse ab (Prepreg(z. B. Harzinjektionsverfahren) und Zertifizierungsstandards wie ASTM und SAE. Industrielle Einkäufer sollten Materialzertifikate anfordern und zerstörungsfreie Prüfungen (ZfP) durchführen, um Lufteinschlüsse oder andere Mängel zu erkennen.DelaminationDie Zusammenarbeit mit renommierten Lieferanten, die die Qualitätsmanagementsysteme der Luft- und Raumfahrtindustrie oder der Automobilindustrie (AS9100, IATF 16949) einhalten, ist von entscheidender Bedeutung.

Welche typischen Kostenfaktoren beeinflussen Kohlefaserteile?

Der Preis von Kohlefaserteilen hängt von den Rohfaserkosten, der Harzart, der Komplexität der Formprozesse und der Bestellmenge ab. Die Preise für Kohlefaserrohstoffe schwanken zwischen 10 und 20 US-Dollar pro Pfund für Standardmodulfasern, während Hochmodul- oder Spezialfasern bis zu 50 US-Dollar pro Pfund kosten. Prepreg-Materialien und Arbeitskosten erhöhen die Kosten zusätzlich und machen Kohlefaserteile um ein Vielfaches teurer als Metallteile. Dies beeinflusst Kaufentscheidungen basierend auf Anwendungsanforderungen und Budget.

Wie entwickelt sich der Carbonfasermarkt und auf welche Trends sollten Käufer achten?

Der globale Markt für Kohlefasern wird von 2023 bis 2030 voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von rund 10 % wachsen, angetrieben durch den zunehmenden Einsatz in Elektrofahrzeugen, Windturbinenblättern und im Leichtbau. Fortschritte bei kostengünstigeren Herstellungsverfahren (wie oxidationsfreien Kohlefasern) und Recyclingtechnologien machen Kohlefasern zunehmend zugänglicher. Käufer sollten die Entwicklung von Lieferketten, regulatorische Änderungen in der Verbundwerkstoffproduktion und Nachhaltigkeitsinitiativen, die die Nachfrage beeinflussen, im Auge behalten.

Was sind die wichtigsten Leistungskennzahlen zur Bewertung von Kohlefaserteilen?

Wichtige Kennwerte sind Zugfestigkeit (typischerweise 3.500 MPa für Standardfasern), Elastizitätsmodul (230–600 GPa), Gewichtsersparnis gegenüber Metallen und thermische Eigenschaften (bis zu 400 °C Dauergebrauchstemperatur bei einigen Sorten). Schlagfestigkeit und Dauerfestigkeit müssen zudem anwendungsspezifischen Normen entsprechen. Prüfungen nach ASTM D3039 und dynamisch-mechanische Analyse (DMA) dienen der Bestätigung dieser Parameter.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kohlefaserteile für Anwendungen, die leichte und hochfeste Materialien erfordern, unverzichtbar sind. Industrieanwender sollten Materialeigenschaften, Lieferantenqualität, Kostenauswirkungen und neue Markttrends bewerten, um Kohlefaserkomponenten zu finden, die ihren Leistungs- und Wirtschaftlichkeitszielen entsprechen.