CFK-Verbundwerkstoff ist ein leichtes, starkes Material

2022-08-18 19:12:14

CFK-Verbundwerkstoff ist ein leichtes, starkes Material, das bei der Herstellung vieler Produkte, die wir in unserem täglichen Leben verwenden, weit verbreitet ist. Kohlefaserverstärktes Verbundmaterial, bezeichnet als Kohlefaserverbundmaterial, bezieht sich auf ein faserverstärktes Verbundmaterial, das Kohlefaser als Hauptstrukturkomponente verwendet. Zu beachten ist, dass „P“ in CFK-Verbundwerkstoffen nicht nur für „Polymer“, sondern auch für „Kunststoff“ stehen kann.

Im Allgemeinen werden in CFK-Verbundwerkstoffen häufig duroplastische Harze wie Epoxid, Polyester oder Vinylester verwendet. Obwohl thermoplastische Harze auch in CFK-Verbundwerkstoffen verwendet werden, werden „kohlenstofffaserverstärkte thermoplastische Verbundwerkstoffe“ häufig als CFRTP-Verbundwerkstoffe bezeichnet, was für das Akronym der englischen Bezeichnung Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites steht.

Wenn wir mit Verbundwerkstoffen arbeiten, ist es wichtig, die für ein Material spezifischen Begriffe und Abkürzungen zu verstehen. Noch wichtiger ist jedoch, dass die Eigenschaften von FRP-Verbundwerkstoffen und ihren verschiedenen Verstärkungen, wie z. B. Kohlenstofffasern, verstanden werden.

Eigenschaften von Kohlefaserverbundwerkstoffen Kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe unterscheiden sich von anderen GFK-Verbundwerkstoffen, die herkömmliche Fasern wie Glasfasern oder Aramidfasern verwenden. Zu den hervorragenden Eigenschaften von CFK-Verbundwerkstoffen gehören: Geringes Gewicht – traditionelle glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe Endlosglasfasern werden zu 70 % (Gewicht Glas/Gesamtgewicht) verwendet und haben typischerweise eine Dichte von 0,065 Pfund pro Kubikzoll.

Hohe Festigkeit – Obwohl CFK-Verbundwerkstoffe leicht sind, haben CFK-Verbundwerkstoffe eine höhere Festigkeit und größere Steifigkeit pro Gewichtseinheit als Glasfaserverbundwerkstoffe. Im Vergleich zu metallischen Werkstoffen tritt dieser Vorteil noch deutlicher hervor.

Die Erfahrung lehrt uns zum Beispiel, dass CFK-Material bei gleichen Festigkeitsbedingungen im Vergleich zu Stahl nur 1/5 des Gewichts von Stahl beträgt. Es ist denkbar, warum alle Autohersteller an der Verwendung von Kohlefaser anstelle von Stahl forschen, um die Leistung ihrer Produkte zu verbessern.

Beim Vergleich von CFK-Verbundwerkstoffen mit Aluminium, einem der leichtesten Metalle, gilt die Grundannahme, dass Aluminium bei gleicher Festigkeit etwa 1,5-mal so viel wiegt wie eine Kohlefaserkarosserie.

Natürlich gibt es viele andere Variablen im Experiment, die die Vergleichsergebnisse beeinflussen können. So sind beispielsweise die Güte und Qualität der Materialien unterschiedlich, und auch der Compoundierungsprozess, der Produktionsprozess, die Faserstruktur und die Qualität müssen berücksichtigt werden.

Nachteile von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen Hohe Kosten – warum wird Kohlefaser trotz der hervorragenden Eigenschaften von CFK-Verbundwerkstoffen nicht weit verbreitet in der Produktherstellung eingesetzt? Derzeit sind die Produktionskosten von CFK-Verbundwerkstoffen unerschwinglich. Je nach aktueller Marktsituation (Angebot und Nachfrage) ist auch die Art der Kohlefaser (Luftfahrt vs. Handelsqualität), die Größe des Faserbündels und der Preis der Faser sehr unterschiedlich.

Der Preis pro Pfund Kohlefaser-Rohmaterial kann zwischen dem 5- und 25-fachen des Preises für Glasfaser liegen. Im Vergleich zu Stahl fallen die hohen Kosten von CFK-Werkstoffen noch stärker ins Gewicht.

Elektrische Leitfähigkeit – das kann sowohl ein Vorteil für Kohlefaserverbundwerkstoffe als auch ein Nachteil in der praktischen Anwendung sein. Kohlefaser ist extrem leitfähig, während Glasfaser isolierend ist.