CFK ist ein sehr hochtechnologisches Material. Mit Eigenschaften, die die von Stahl und Aluminium übertreffen, erschließt es immer wieder neue Anwendungsbereiche und hat sich in vielen bereits als unverzichtbar erwiesen. Schauen wir uns an, wie mikroskopisch dünne Fasern schließlich umgewandelt werden carbon platten und kohlefaserplatten.
Was genau bedeutet CFK?
CFRP ist eine Abkürzung für kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff. Es handelt sich um ein Material, das aus mehreren Komponenten besteht: einer Grund- oder Trägersubstanz, oft auch Matrix genannt, und einer zweiten Verstärkungskomponente, Kohlenstofffasern, eingebettet in die Matrix. Typischerweise wird als Matrixmaterial ein Kunstharz gewählt. Die mechanischen Eigenschaften des ausgehärteten Verbundwerkstoffs variieren je nach den verwendeten Kohlenstofffasern, der Matrix und dem Herstellungsverfahren.
Wie erfolgt die Herstellung von CFK?
Abhängig von der Anwendung gibt es viele Möglichkeiten, CFK herzustellen, jede mit ihren eigenen Vorteilen hinsichtlich der Produktionskosten und/oder des Eigenschaftsspektrums. Im CFK-Herstellungsprozess steht die Kohlefaser jedoch immer an erster Stelle. Es wird mit Methoden der Textilindustrie gewebt oder in Kohlefasertextilien eingearbeitet oder geflochten oder umwickelt.
CFK-Bauteile werden vom Prototyp bis zur Serienfertigung gefertigt. Folgende Produktionstechnologien kommen zum Einsatz:
• Prepreg-Formpressen
• Autoklaven-Technologie
• Wickeltechniken
• Blastechniken
• RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding)
• Nasspressen
• Flechten
• Tapelegen
• Faserplatzierung
Welche Eigenschaften besitzt CFK?
CFK kommt häufig dann zum Einsatz, wenn andere Werkstoffe an ihre Belastbarkeitsgrenzen stoßen. Vor allem sein geringes Gewicht und seine Widerstandsfähigkeit sind von Bedeutung: CFK ist bis zu fünfmal leichter als Stahl und etwa 60 % leichter als Aluminium.
Weitere Eigenschaften sind hohe Dauerfestigkeit, Röntgentransparenz und minimale Wärmeausdehnung. Die besonderen Eigenschaften einzelner Komponenten können verändert, reguliert und optimiert werden.
Wo wird CFK eingesetzt?
CFK kennt hinsichtlich der Anwendbarkeit keine Grenzen. Es wird vor allem in der Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Windenergieindustrie eingesetzt, kann aber auch in der Medizin, der Automatisierungstechnik, der Robotik, dem Maschinenbau, der Messtechnik, der Optik sowie im Sport und Freizeit eingesetzt werden.
Nicht zuletzt
CFK und GFK unterscheiden sich hauptsächlich durch die verwendeten Fasern. Wie der Name schon sagt, werden bei CFK Kohlenstofffasern verwendet, während bei GFK Glasfasern zum Einsatz kommen. Aufgrund ihrer geringeren Dichte sind Kunststoffe aus Kohlenstofffasern wesentlich robuster und leichter. Glasfasern hingegen sind kostengünstiger und werden daher häufiger eingesetzt.
