Aus ihnen werden Rotorblätter großer Windkraftanlagen und Karosserien moderner Sportautos gefertigt. 2b). Häufig wird CFK mit Metallen oder Granit verwendet, um die Stärken der jeweiligen Materialien zu nutzen.
In der Maschinenbauindustrie werden oft hybride CFK- und Granit-Strukturen verwendet, um präzise und dynamische Maschinen herzustellen.
CFK überzeugt durch extrem hohe Festigkeit und Steifigkeit bei sehr geringem Gewicht. Die Verarbeitung von CFK erfordert spezifische Techniken, um eine hohe Präzision und Festigkeit zu gewährleisten.
Kohlenstofffasern sind das Rückgrat von CFK und bieten außergewöhnliche Eigenschaften.
Die Dichte kohlefaserverstärkter Kunststoffe liegt bei 1,5 g/cm³.
dazu Verbundwerkstoffe) bei denen Kohlenstofffasern in eine Kunststoff-Matrix, meist in mehreren Lagen, eingebettet sind.
Die Matrix von Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen besteht aus Duroplasten, vorwiegend aus Epoxidharz. Ihre mechanischen Eigenschaften sind, wie bei allen Faserverbundwerkstoffen, von der Faseranordnung abhängig.
Speziell angepasste CFK-Typen, etwa mit Hochtenazitäts-Kohlenstofffasern oder speziellen Matrixmaterialien wie Thermoplasten, können Dichten von etwa 1,7 g/cm³ aufweisen.
Der Einfluss der Matrix ist ebenfalls bedeutend. Zunehmend setzt sich CFK auch im Bauwesen durch. Schmuck aus schwarzem CFK wird insbesondere für Männer, mit Werbesprüchen wie „sportlich-elegant, mit wunderbarer samtener Haptik und magisch anmutendem Schwarz“, angeboten.
Dies erlaubt eine Reduktion der Bauteilmasse und erhöht die Effizienz und Geschwindigkeit von Maschinen.
Im Leichtbau bietet CFK mehrere Vorteile, die eine Reduzierung des Gewichts und eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit ermöglichen:
Dabei ist jedoch zu beachten, dass alle Metalle unabhängig vom späteren Bauteil und seiner Geometrie, vorher bekannte, kalkulierbare Eigenschaften haben. B. für Seitenleitwerke. Beispielsweise erreicht CFK mit einem üblichen Faservolumenanteil von 60 % eine Dichte von bis zu 1,55 g/cm³. Vor allem bei Supersportwagen gilt dies allerdings nicht; hier haben einige Modelle wie der Porsche Carrera GT sogar komplette CFK-Karosserien.
120–200 °C
in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau oder für Sportgeräte wie Fahrradrahmen, Speedskates, Tennisschläger und Angelruten.
Die Matrix besteht meist aus Duromeren, zum Beispiel Epoxidharz oder aus Thermoplasten. durch Luftbläschen, minimiert werden sollen. In Zukunft werden kohlefaserverstärkte Kunststoffe vor allem in der Automobilindustrie an Bedeutung gewinnen.
Abb.
2 CFK im Sportbereich a) Fahrradrahmen, b) faltbare Wanderstöcke
Eine neue und eher ungewöhnliche Anwendung finden Kohlefaserverstärkte Kunststoffe im Schmuckbereich. Zunehmend geht auch bei Sportwagen und Sportlimousinen der Trend zur Verwendung von CFK-Komponenten. So wird die ab Herbst 2007 angebotene neue Version des BMW M3 serienmäßig mit CFK-Dach ausgeliefert.
Spezielle Kleber und Verbindungstechniken sorgen für dauerhafte Verbindungen.
Wichtig ist, bei der Verarbeitung von CFK stets Schutzmaßnahmen zu ergreifen, da CFK-Stäube gesundheitsschädlich sein können.
Indem Sie die spezifischen Anforderungen Ihrer Projekte berücksichtigen und die geeigneten Verarbeitungstechniken anwenden, können Sie die Vorteile von CFK optimal nutzen.
Carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK) ist ein Hochleistungs-Verbundwerkstoff, bestehend aus einer Kunststoffmatrix (meist Epoxidharz) und Verstärkungsfasern aus Kohlenstoff (Carbon).
Epoxidharz als gängige Matrix ist leichter, während spezielle Matrizes wie bestimmte Thermoplaste oder Duroplaste die Dichte erhöhen können. Im Fahrzeugbau bieten sie beim Zusammenprall mit einem Hindernis den Vorteil, sehr viel Energie zu absorbieren, indem sie zersplittern. Die Verwendung von CFK ergibt im Flugzeugbau Gewichtseinsparungen bis zu 30% gegenüber konventionellen Metallstrukturen.
Beispiele sind die CFK-Teile des Airbus A380 und der Boeing 787.
In der Automobilindustrie steigert CFK die Leistungsfähigkeit und Effizienz von Fahrzeugen. Beschädigungen führen können. Einige Fahrzeugtuner bieten außerdem zunehmend für zahlreiche Modelle CFK-Anbauteile wie Motorhauben und Spoiler zum Nachrüsten und Umbauen an.
CFK-Karosserieteile reduzieren das Gewicht von Hochleistungsfahrzeugen und Elektromobilen, was die Fahrdynamik verbessert und die Reichweite erhöht.
Rotorblätter aus CFK in Windkraftanlagen nutzen die hohe Steifigkeit und geringe Dichte des Materials, was größere und effizientere Anlagen ermöglicht, besonders im Offshore-Bereich.
Im Sportbereich finden sich CFK in Fahrrädern, Tennisschlägern und anderen Sportgeräten, die von der hohen Festigkeit und dem geringen Gewicht profitieren.
Aus diesen und auch finanziellen Gründen sowie der bisher nur unzureichend gelösten Entsorgungsfrage wird beim Serien-Automobilbau größtenteils auf CFK verzichtet oder nur sparsam eingesetzt. Andererseits hat diese Eigenschaft auch den Nachteil, dass scharfe Bruchkanten entstehen, die zu schweren Verletzungen bzw. CFK-Handlaminate kommen dagegen fast ausschließlich im Kleinserienbau und in der Einzelfertigung zur Anwendung.
Die Dichte von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) liegt typischerweise bei etwa 1,5 g/cm³ und kann je nach Fasertyp, Matrixmaterial und Faservolumenanteil variieren. Abb. 1 zeigt die Vorderfront eines Mercedes, wo neben Metallen auch CFK zu finden sind.
Abb.
1 CFK in einem Mercedes
Breite Verwendung finden CFK für Sportgeräte wie Fahrradrahmen (Abb. dazu Faserwerkstoffe) in Formen mit dem Harz verbunden, das anschließend durch Erhitzen unter Luftabschluss ausgehärtet wird.
Durch gerichtete Anordnung der Fasern lassen sich die Festigkeits- und Verformungseigenschaften der Bauteile beeinflussen und bestmöglich den Beanspruchungen anpassen, was eine Minimierung der Bauteilmasse erlaubt.
V.
Kategorien: Kunststoff | Verbundwerkstoff
Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (Kurzzeichen CFK) werden oft umgangssprachlich „Carbon“ genannt.
In mehreren Stufen werden die Fasern erhitzt und chemische Elemente entfernt, was ihre Festigkeit und Steifigkeit erhöht.
Während des gesamten Prozesses wird die Faseroberfläche behandelt, um die Haftung in der Matrix zu verbessern.