CFK-Werkstoffe CFK ermöglicht weit mehr als Gewichtseinsparung

Trotz niedriger Werkstoffdichte ist das Anwendungspotenzial von CFK nicht nur auf die Gewichtseinsparung beschränkt. Hohe Zugfestigkeit und Steifigkeit, niedrige Wärmeausdehnung und Hitzebeständigkeit bei Beschichtung machen den Leichtbauwerkstoff für Multifunktionsteile sehr attraktiv.

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GGB Heilbronn GmbH

WITTENSTEIN SE

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Kunststoffverarbeitung Wimmer GmbH

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) haben in Anwendungsbereichen wie dem Automobilrennsport, dem Flugzeugbau und der Ballistik einen erfolgreichen Werdegang hinter sich. Dagegen stecken diese Faser-Verbundwerkstoffe im Maschinenbau noch in den Kinderschuhen. Der Vorteil von Bauteilen aus CFK wird oft nur in der Gewichtsreduzierung gesehen. Nach Angaben des Spezialisten Wimmer Carbontechnik hat jedoch dieser Leichtbau-Werkstoff noch viele andere positive Eigenschaften (Bild 1).

So trägt die Flexibilität beim Faseraufbau und -verlauf, beim Stapeln der mit Harz bereits imprägnierten Faserbahnen (Prepreg) sowie beim Beschichten zur Multifunktionalität der Bauteile bei. Außerdem ist Korrosion kein Thema. Werden CFK-Teile hohen Temperaturen ausgesetzt, ist durch Beschichten ein Hitzeschutz möglich.

Niedrige CFK-Wärmeausdehnung ist wesentlich für die Messgenauigkeit

Darüber hinaus sind eine hohe Zugfestigkeit, eine extreme Steifigkeit und eine sehr niedrige Wärmeausdehnung kennzeichnend für diesen Faser-Verbundwerkstoff. So findet der Werkstoff im Messgerätebau Beachtung: aufgrund der äußerst niedrigen Wärmeausdehnung, die wesentlich für eine sehr hohe Messgenauigkeit ist. Dagegen wird in der Medizintechnik die hohe Durchlässigkeit von Röntgenstrahlen geschätzt. Auch dort kommt CFK bereits zur Anwendung.

Die Gewichtsreduzierung ermöglicht bei bestimmten Maschinenteilen und Werkstückträgern eine erhöhte Leistungsfähigkeit oder verkürzte Taktzeiten. So kann ein leichterer Träger das manuelle Handling am Arbeitsplatz erheblich vereinfachen: Ein konventioneller Montageträger aus Aluminium (Profilkonstruktion) hat zum Beispiel ein Gewicht von gut 3 kg. Wimmer Carbontechnik hat das Gewicht auf knapp 1,5 kg reduziert.

Ausschlaggebend dafür war die Werkstoffsubstitution, so das Unternehmen. Die Aluminiumkonstruktion wurde durch CFK ersetzt, das als Prepreg in eine Form eingelegt und dann mit hohem Druck (bis zu 10 bar) und hoher Temperatur im Autoklaven ausgehärtet wird (Prepreg-Autoklaven-Technik).

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