Prepreg vs. Trockenkohlenstoff: Vergleich der Herstellungsverfahren

Kohlenstofffaserverarbeitung verstehen: Überblick über Prepreg und Trockenkohlenstoff

Bei der Wahl des Herstellungsverfahrens für Kohlefaserbauteile – insbesondere für Automobil- und Motorradanwendungen – dominieren zwei Ansätze: Prepreg und Trockenkohlenstoff (trockenfaserbasierte Verfahren wie Harzinjektion/RTM). Dieser Artikel vergleicht die Fertigungsprozesse, Kostentreiber, mechanischen Auswirkungen, Anforderungen an die Qualitätskontrolle, Oberflächenbeschaffenheit und Reparierbarkeit sowie die Eignung für verschiedene Anwendungen. Er richtet sich an Ingenieure, Einkaufsleiter, Produktdesigner und Zulieferer, die praxisorientierte Empfehlungen für die Wahl des richtigen Verfahrens zur Herstellung kundenspezifischer Kohlefaserkomponenten benötigen.

Was ist trockener Kohlenstoff? Definition und gängige Verfahren (Bestandteile von trockenem Kohlenstoff)

Trockenkohlenstoff ist ein gängiger Industriebegriff für Bauteile aus trockenen Kohlenstofffasergeweben, die anschließend mittels Verfahren wie Vakuum-Harzinjektionsverfahren (VARTM), Harzinjektionsverfahren (RTM) oder Vakuuminfusion mit Harz getränkt oder injiziert werden. Im Gegensatz zu Prepreg (vorimprägnierten Fasern mit kontrolliertem Harzgehalt) wird Trockenkohlenstoff als Fasergewebe verkauft und gehandhabt; das Harz wird während oder nach dem Laminieren hinzugefügt.

Die wichtigsten Vorteile von Trockenkohlenstoff für gewerbliche Abnehmer: typischerweise niedrigere Materialkosten pro Kilogramm, Flexibilität bei größeren oder komplexen Formen und Eignung für die Serienfertigung mittlerer bis hoher Stückzahlen in Kombination mit RTM-Werkzeugen (Reinformieren mit geschlossener Form). Die Beschaffung von Trockenkohlenstoff umfasst häufig die Teilebeschaffung, den Kostenvergleich und das Verständnis der Leistungskompromisse im Vergleich zu Prepreg.

Prepreg: Was es ist und warum Hersteller es verwenden (: kundenspezifische Kohlefaserteile)

Prepreg bezeichnet Kohlenstofffasern, die mit einem teilgehärteten (B-Phase) Harzsystem unter präzise kontrollierter Harzmenge vorimprägniert wurden. Prepregs werden gekühlt gelagert und erfordern eine kontrollierte Aushärtung – typischerweise in einem Autoklaven oder Ofen. Das Prepreg-Verfahren ist dann vorteilhaft, wenn ein hoher Faservolumenanteil, reproduzierbare mechanische Eigenschaften, enge Maßtoleranzen und eine hochwertige Oberflächengüte gefordert sind.

Typischer Prepreg-Workflow

• Materialhandhabung in Kühlräumen zur Aufrechterhaltung der Harz-B-Phase.
• Laminieren auf Dornen oder Formen durch Hand- oder automatisiertes Bandlegen (ATL)/Faserplatzieren (AFP).
• Einbetten unter Vakuumsack und Aushärten im Autoklaven (oder bei manchen Systemen im Pressofen).
• Nachbearbeitung, Bearbeitung, Beschnitt, Klarlackierung oder Lackierung nach Bedarf.

Direktvergleichstabelle: Prepreg vs. Trockenkohlenstoff (datenbasiert)

Mechanische Eigenschaften und Qualitätskontrolle (Automobilteile aus Kohlefaser)

Die Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften hängen maßgeblich vom Porenanteil, dem Faservolumenanteil (FVF) und dem Harzsystem ab. Prepreg-Bauteile erreichen typischerweise einen höheren und konstanteren FVF, da der Harzanteil während der Fertigung präzise gesteuert wird. Bei hochbelasteten oder sicherheitskritischen Automobilbauteilen (z. B. Strukturverstärkungen, Fahrwerkskomponenten) ist diese Reproduzierbarkeit ein starkes Argument für Prepreg.

Trockenkohlenstoff-Bauteile können viele strukturelle Anforderungen erfüllen, wenn das Infusionsverfahren oder das RTM-Verfahren präzise gesteuert wird. Die Prozesskontrolle ist jedoch entscheidend, um trockene Stellen und Lufteinschlüsse zu vermeiden. Die Qualitätssicherung von Trockenkohlenstoff basiert häufig auf der prozessbegleitenden Überwachung des Harzflusses und der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) nach der Aushärtung (Ultraschall-C-Scan, Thermografie).

Kostentreiber und kommerzielle Überlegungen (: Kauf von Trockenkohlenstoff, kundenspezifische Kohlefaserteile)

Die Kostenunterschiede ergeben sich aus Material, Arbeitsaufwand, Ausrüstung (Autoklav vs. Injektions-/Infusionssysteme) und Nachbearbeitung. Prepreg-Materialien sind pro Quadratmeter teurer, da sie Kosten für technisches Harz und die Kühlkette beinhalten. Autoklavierzyklen erhöhen die Investitions- und Betriebskosten. Trockenes Carbon ermöglicht die Verwendung kostengünstigerer Rohfasern/Gewebe und weniger aufwendiger Werkzeuge, wodurch die Stückkosten sinken, insbesondere bei größeren Teilen oder höheren Stückzahlen, wo sich die Kosten für geschlossene Werkzeuge amortisieren.

Für Zubehör und dekorative Bauteile (Spiegel, Zierleisten, Verkleidungen) wird häufig Trockencarbon aufgrund seines ausgewogenen Verhältnisses von Ästhetik und Kosten gewählt. Für strukturelle Rennsport- oder OEM-Sicherheitsteile wird trotz des höheren Preises oft Prepreg bevorzugt.

Fertigungsschritte und praktische Tipps zur Auswahl eines Verfahrens (Lieferant von Trockenkohlenstoffteilen)

Zur Auswahl sollten Sie Folgendes berücksichtigen: Designfunktion (strukturell vs. ästhetisch), erwartetes Volumen, angestrebte Oberflächenbeschaffenheit, akzeptable Lieferzeiten und Budget. Praktische Tipps:

• Schnelle Prototypenerstellung mittels Trocken-Kohlenstoff-Infusion zur Validierung von Geometrie und Passform vor der Investition in teure Prepreg-Werkzeuge.
• Verwenden Sie Prepreg für dünne, stark konturierte Teile, bei denen Oberflächenqualität und Faserdefinition von entscheidender Bedeutung sind.
• Bei mittleren Stückzahlen empfiehlt sich RTM mit speziell entwickelten Trockenfaser-Preforms, um eine gleichmäßige Harzverteilung und kürzere Zykluszeiten zu erzielen.
• Integrieren Sie ZfP und Prozessüberwachung in die Verträge: Ultraschallprüfungen und kontrollierte Formgebungsaufzeichnungen reduzieren das Gewährleistungsrisiko.

Oberflächenveredelung, Lackierung und optische Anforderungen (Motorradteile aus Kohlefaser)

Sichtbare Motorradverkleidungen und Fahrzeugzierteile erfordern oft einen spiegelglatten Klarlack und gut sichtbare Faserstrukturen. Prepreg bietet dank glatter Deckschichten und kontrolliertem Harzauftrag eine hervorragende Faseroptik direkt nach dem Formen. Auch Trockencarbon kann ein exzellentes Erscheinungsbild erzielen, benötigt aber häufig Gelcoat oder sorgfältige Formpolier- und Infusionsstrategien (Auswahl der Trennlagen, Oberflächenschleier), um die Ästhetik von Prepreg zu erreichen.

Fallstudien: Typische Anwendungen nach Verfahren

• Prepreg: Rennmonocoques, Hochleistungsstrukturträger, Luft- und Raumfahrtkomponenten, präzise Innenausstattungen.
• Trockenkarbon (Infusion/RTM): Karosserieteile, Zubehör-Motorradverkleidungen, große Strukturdeckel, Gepäckkoffer.

Prozessvergleich – Wann empfiehlt sich Trockencarbon im Vergleich zu Prepreg (Auswahl kundenspezifischer Carbonfaserteile)?

Trockenkohle wird empfohlen, wenn:

• Die Kostensensibilität ist hoch, die Anforderungen an die visuelle Qualität sind mittel bis hoch, eine Nachbearbeitung ist zulässig.
• Das Bauteil ist groß, daher wäre die Autoklavenkapazität entweder zu gering oder zu teuer.
• Sie benötigen Flexibilität bei der Harzauswahl an der Form (z. B. die Verwendung verschiedener gehärteter Harze, ohne mehrere Prepregs lagern zu müssen).

Ich empfehle Prepreg in folgenden Fällen:

• Hohe strukturelle Leistungsfähigkeit und Wiederholgenauigkeit sind unerlässlich.
• Maßgenauigkeit und Oberflächenästhetik sind bei minimaler Nachbearbeitung von entscheidender Bedeutung.
• Die Produktionsmengen rechtfertigen die höheren Material- und Autoklavenkosten.

Einbeziehung der Lieferantenkompetenzen in Ihre Entscheidung: Beispiel Supreme Carbon

Bei der Auswahl von Fertigungspartnern sollten Sie die Betriebsgröße, die Produktpalette, das technische Personal und die bisherige Erfahrung mit dem gewählten Verfahren prüfen. Supreem Carbon, gegründet 2017, ist ein kundenspezifischer Hersteller von Kohlefaserteilen für Automobile und Motorräder. Wir integrieren Forschung und Entwicklung, Design, Produktion und Vertrieb, um qualitativ hochwertige Produkte und Dienstleistungen anzubieten. Wir sind spezialisiert auf die technologische Forschung und Entwicklung vonKohlefaserverbundstoffProdukte und die Herstellung von verwandten Artikeln. Unsere Hauptangebote umfassen die Anpassung und Modifikation vonCarbonfaser-Zubehörfür Fahrzeuge sowie die Herstellung von Gepäck und Sportgeräten aus Kohlefaser.

Unser Werk erstreckt sich über eine Fläche von rund 4.500 Quadratmetern und beschäftigt 45 qualifizierte Produktions- und Techniker. Wir erzielen einen jährlichen Produktionswert von rund 4 Millionen Dollar. Derzeit bieten wir über 1.000 Produkttypen an, darunter mehr als 500 kundenspezifische Kohlefaserteile. Unsere Vision ist es, der weltweit führendeHersteller von KohlefaserproduktenBesuchen Sie https://www.supreemcarbon.com/, um unseren Katalog und unsere Leistungen einzusehen.

Warum sollte man Supreme Carbon für Trockenkohlenstoffteile in Betracht ziehen?

• Breites Produktsortiment inklusiveMotorradteile aus Kohlefaser,Autoteile aus Kohlefaserund kundenspezifische Kohlefaserteile.
• Ausgewogene Fertigungskapazität: F&E-gestützte Werkzeug- und Prozesssteuerung, die sowohl Trockenkohlenstoffinfusion/RTM- als auch Prepreg-Arbeitsabläufe unterstützt.
• Die Fabrikgröße und das erfahrene Personal gewährleisten eine gleichbleibende Kapazität für Aufträge mittlerer Größe und individuelle Anpassungen.

Entscheidungscheckliste für den Kauf von Trockenkohlenstoffteilen (: Trockenkohlenstoffteile kaufen)

1. Funktionsdefinition: kosmetisch vs. strukturell. Strukturelle Bauteile erfordern eine strengere Qualitätssicherung.
2. Erwartungen an Oberflächenbeschaffenheit und Lackierung/Klarlack festlegen.
3. Einigung über die Anforderungen an das Harzsystem (Temperaturbeständigkeit, Zähigkeit).
4. Zulässiger Porengehalt und Prüfmethoden (Ultraschall-C-Scan, mechanische Proben) festlegen.
5. Lieferzeiten und Werkzeugabschreibungsstrategie für die erwarteten Produktionsmengen bestätigen.
6. Fordern Sie Referenzen und Musterteile vom Lieferanten an; prüfen Sie Muster-NDT-Berichte und Prozessdokumentationen.

Häufige Produktionsrisiken und wie man sie mindern kann (: Bewertung von Lieferanten für kundenspezifische Kohlefaserteile)

• Unzureichende Harzinfiltration führt zu trockenen Stellen: Abhilfe schaffen Strömungsmodellierung und geeignete Entlüftungsplatzierung.
• Uneinheitliche Oberflächenbeschaffenheit: Hochwertiges Formpolierverfahren, Trenngewebe und Finishing-Vlies verwenden.
• Delamination oder schwache Verbindungen: Strenge Einhaltung der Aushärtungspläne und Überwachung nach der Aushärtung sicherstellen.
• Schwankungen in der Lieferkette für Spezialfasern oder Harze: Mehrere Lieferanten qualifizieren und einen Sicherheitsbestand vorhalten.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

1. Ist Trockenkohlenstoff genauso fest wie Prepreg?

Trockene Carbonbauteile erreichen in vielen Anwendungen vergleichbare Festigkeiten, wenn die Infusion/RTM-Technik präzise gesteuert und der Porenanteil minimiert wird. Für hochbelastbare, ermüdungskritische Strukturen bietet Prepreg in der Regel einen gleichmäßigeren Faservolumenanteil und reproduzierbare Eigenschaften.

2. Was ist günstiger: Prepreg oder Trockenkohlenstoff?

Im Allgemeinen sind trockene Kohlenstoffwerkstoffe und Werkzeuge pro Teil günstiger – insbesondere bei größeren Teilen und mittleren Stückzahlen. Prepreg verursacht aufgrund der Kühllagerung und der Aushärtung im Autoklaven höhere Material- und Verarbeitungskosten.

3. Können mit Trockenkohlenstoffteilen Oberflächen in Ausstellungsqualität für Motorradverkleidungen erzielt werden?

Ja. Bei ordnungsgemäßer Formvorbereitung, Verwendung von Oberflächenvliesen oder Gelcoats und sorgfältiger Nachbearbeitung können Trockenkohlenstoffteile ein mit Prepreg-Teilen vergleichbares, showtaugliches Aussehen erreichen, auch wenn hierfür möglicherweise zusätzliche Nachbearbeitungsschritte erforderlich sind.

4. Welche Prüfungen sollte ich beim Bezug von Trockenkohlenstoffteilen durchführen lassen?

Prozessdokumentation und Prüfberichte, wie z. B. Messungen des Porenanteils, Ultraschall-C-Scan, mechanische Probenprüfungen (Zug, Biegeprüfung) und Sichtprüfungen, sind erforderlich. Für kritische Teile sind Chargenrückverfolgbarkeit und werkzeugspezifische Qualitätsaufzeichnungen anzufordern.

5. Wie lange dauert die Herstellung eines Prototyps mit Trockenkohlenstoff im Vergleich zu Prepreg?

Prototypen aus Trockenkohlenstoff (Infusionsverfahren) weisen typischerweise kürzere Vorlaufzeiten auf, da die Vorbereitung mittels Kühllagerung entfällt und kostengünstigere Werkzeuge verwendet werden können. Die Herstellung von Prepreg-Prototypen kann aufgrund der Autoklavenplanung und der Investitionen in Werkzeuge länger dauern.

6. Kann ich trockene Kohlenstoffteile vor Ort reparieren?

Ja. Trockene Kohlenstoffreparaturen (Nasslaminierung oder kleine Infusionsflicken) sind vor Ort oft einfacher durchzuführen als Prepreg-Reparaturen, die passendes Prepreg-Material und Aushärtungsüberlegungen erfordern.

Kontakt und nächste Schritte (CTA)

Wenn Sie für bestimmte Automobil- oder Motorradteile Trockencarbon oder Prepreg vergleichen, bietet Ihnen Supreem Carbon technische Beratung, Prototypenbau und individuell auf Ihr Design und Ihre Produktionsmenge zugeschnittene Angebote. Kontaktieren Sie Supreem Carbon, um Muster, Dokumente zu unseren Fertigungsmöglichkeiten oder ein Angebot anzufordern: https://www.supreemcarbon.com/.

Verweise

1. Prepreg – Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Prepreg. Abgerufen am 30.11.2025.
2. Harzinjektionsverfahren – Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Resin_transfer_molding. Abgerufen am 30.11.2025.
3. CompositesWorld – Fachartikel und Prozessleitfäden zu Trockenfaserinfusion und RTM. https://www.compositesworld.com/. Abgerufen am 30.11.2025.
4. Hexcel – Produkt- und technische Informationen zu Prepregs und deren Eigenschaften nach der Aushärtung. https://www.hexcel.com/. Abgerufen am 30.11.2025.
5. Toray Industries – Kohlenstofffaser- und Verbundwerkstofflösungen für die Automobil- und Luftfahrtindustrie. https://www.toray.com/. Abgerufen am 30.11.2025.
6. Oak Ridge National Laboratory – Leitfaden für Forschung und Herstellung von Verbundwerkstoffen. https://www.ornl.gov/. Abgerufen am 30.11.2025.