Dafür bietet sich CFK an. Im Fahrzeugbau zunächst nur Beplankung umsetzbar Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff ist hervorragend auf Zug belastbar. Jedoch treten an einem Auto alle möglichen Lastfälle auf. So stark das CFK auch im Automobilbau auf Zug ist, so schwach ist es auf Querspannung, Scherung und ganz besonders auf Schlagbelastung. Hier brechen Bauteile aus Kohlenstofffasern bereits bei kleinen Belastungen, die bei Stahl oder Aluminium bestenfalls eine Beule verursachen würden. Anwendung und Herstellung von CFK - Verband der W. K. St. V. Unitas e.V.. Darum heißt CFK im Automobil bislang: den Verbundwerkstoff nur dort einzusetzen, wo keine Scherspannungen auftreten. Das bedeutet gegenwärtig noch: Hauben, Außenbleche von Türen und vor allem Dächer. Das Autodach ist seit den selbst tragenden Karosserien ein zentraler Bestandteil der Stabilität eines Autos. Darum kann man bei modernen Autos auch nicht mehr einfach das Dach abschneiden, um ein Cabrio zu bauen. Das Dach verhindert, dass das Auto "durchhängt". Demzufolge wird es vor allem auf Zug belastet – und das macht es zum Einbau von Bauteilen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff besonders gut geeignet.
Sie wird mit aus der Textilindustrie bekannten Verfahren zu einem Carbonfasertextil gewebt, gelegt oder auch geflochten oder gewickelt. Wir stellen unsere CFK-Bauteile vom Prototyp bis zur Serienfertigung her. Kohlenstofffaserverstärkter kunststoff herstellung plastik. Dabei kommen folgende Fertigungstechnologien zum Einsatz: Prepreg-Presstechniken Autoklavtechniken Wickelverfahren Aufblasverfahren RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding) Nasspressen Flechten Tape-Legen Fiber-Placement Das rechtsstehende Schaubild verdeutlicht verschiedene Wege bei der Herstellung eines CFK-Bauteils. Beispielhafter Herstellungsprozess von carbonfaserverstärktem Kunststoff (© SGL Carbon) CFK kommt meist dort zum Einsatz, wo andere Materialien an die Grenzen ihrer Belastbarkeit stoßen. Allen voran sein leichtes Gewicht und seine Widerstandsfähigkeit sind von großer Bedeutung: CFK ist bis zu fünf Mal leichter als Stahl und hat nur rund 60 Prozent des Gewichtes von Aluminium. Hinzu kommen Eigenschaften wie eine hohe Ermüdungsfestigkeit, Röntgentransparenz und eine geringe Wärmedehnung.
Schon die heute verwendeten Fasern übertreffen in diesem Anwendungsfall fast alle Werkstoffe um Längen. Zum Vergleich: Die Zugfestigkeit von Kohlenstoffasern liegt bei 3530 N/mm². Der von Glasfaser-Halbzeugen liegt mit 1700 – 2700 N/mm² 30 – 50% darunter. Stahl erreicht hingegen mit nur 340-510 N/mm² ca 10 – 15% der Zugfestigkeit des Verbundwerkstoffes. Und wohlgemerkt – wir sprechen immer noch nur von den heute verfügbaren Varianten dieses preiswerten Werkstoffes. Doch die Zukunft verspricht da einiges an Sprüngen in der Leistung. Wie kommt kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff im Automobilbau zum Einsatz? Spätestens seit dem Boom der Elektromobilität spielt der Leichtbau bei der Entwicklung von Fahrzeugen eine bedeutende Rolle. Zwar war aus Gründen der Benzineinsparung die Frage nach den Fahrzeuggewichten auch vorher schon im Automobilbau wichtig. Kohlenstofffaserverstärkter kunststoff herstellung synonym. Jedoch waren technische Umsetzung und vor allem die Sicherheit der Fahrzeuginsassen hier stets limitierende Faktoren. Das hat sich mit der Zeit geändert.
Aus C-Faser-Rovings werden nach Benetzen mit Matrixmaterial durch Pultrusion oder Wickeln auf einen Kern prismatische Halbzeuge, z. Rohre oder Winkel, sehr preisgünstig hergestellt. Kohlenstofffaserverstärkter kunststoff herstellung und. Sie werden unter Luftdruck im Vakuumsack oder im Autoklav ausgehärtet. C-Faser-Gewebe oder –Gelege werden häufig nach Tränken mit dem Matrix-Harz entweder (bei geringeren Festigkeitsanforderungen) durch Handlaminieren (Auflegen der mit Harz getränkten Faser-Matten auf eine Negativform und Aushärten im Vakuumsack) oder im Nasspressverfahren (Aushärten in druckbeaufschlagter Form) verarbeitet. Bei größeren Stückzahlen erfolgt die Herstellung häufig mittels RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding), bei dem zugeschnittene C-Faser-Gelege in eine geschlossene Form eingebracht werden, die zunächst evakuiert, dann mit flüssigem Harz gefüllt und ausgehärtet wird. Für hochwertige Bauteile werden meistens C-Faser-Prepregs (pre-impregnated fibres) eingesetzt. Diese werden üblicherweise als Rollenmaterial, vorgetränkt mit in der Regel 35% oder 40% Epoxidharz, entweder als Gewebe-Prepregs oder als UD-Prepregs (mit UniDirektionaler Ausrichtung der Fasern) in unterschiedlichen Dicken angeliefert.
Die bei einem mechanischen Bearbeitungsvorgang entstehenden Partikel- und Faserstäube können aber gefährliche Eigenschaften haben. Außerdem müssen bei der Betrachtung des Gefährdungspotentials auch die möglicherweise gefährlichen Eigenschaften der weiteren im Verbund vorkommen Materialien berücksichtigt werden. Obwohl es bisher keine gesicherten Erkenntnisse für krebserzeugende Eigenschaften von Kohlefasern gibt, sollte sich der konkrete Umgang mit diesen Materialien an den Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS) orientieren. Bewertung von Partikelstäuben: Bei der mechanischen Bearbeitung von Kohlefaserverbundwerkstoffen durch z. Drehen und Schleifen ist die Freisetzung von Stäuben zu beachten. Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff. In den Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS 900) sind allgemeine Staubgrenzwerte für alveolengängige, d. h. bis in die Lungenbläschen gelangende Partikelstäube, das ist A-Staub mit Partikelgrößen unter 10 µm, und für einatembare Partikelstäube, das ist E-Staub mit Partikelgrößen über 10 µm, festgelegt.
Bei der Konstruktion eines Bauteils sollten also die Eigenschaften durch gezielten Aufbau des Werkstoffs den Anforderungen optimal angepasst werden, indem ein entsprechender Anteil der Fasern in Richtung(en) der jeweiligen Beanspruchung(en) gelegt werden. Dies erfordert zwar ein grundlegendes Verständnis für die Herstellung des Bauteils aus Verbundwerkstoff, ist aber leicht zu realisieren, wenn man bei der Konstruktion zunächst nur 0, 35 mm dicke Gewebe-Prepregs mit 0°/90°-Faserrichtung bzw. CFK im Automobilbau - Bolek. UD-Prepregs mit 0, 125 mm oder 0, 25 mm Dicke verwendet. Dies sei anhand von Bild 2 am Beispiel einer Platte erläutert, die aus UD-Prepreg-Lagen besteht und nahezu quasi-isotropes Verhalten aufweisen soll. Nach Zuschneiden der Lagen gemäß den angegebenen Winkeln werden diese übereinander geschichtet und dann unter Druck ausgehärtet. Als Außenschicht wird auf beiden Seiten vorteilhaft ein (hier nicht eingezeichnetes) Gewebe-Prepreg verwendet, da dieses eine verwebte Verbindung der 0°/90°-Fasern aufweist und damit eine festere Oberfläche gewährleistet.
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