Werkstoffe Direktintegration von Kautschuk steigert die Attraktivität von CFK

Autor / Redakteur: Florian Plenk / Josef-Martin Kraus

Wird Kautschuk als Folie oder Komponentenwerkstoff in CFK-Strukturen integriert, verbessert sich das Eigenschaftsprofil der Faserverbundkonstruktion. So werden Nachteile, die aus der hohen Steifigkeit resultieren, kompensiert. Wichtig ist auch die Direktintegration der Kautschukverarbeitung.

Firmen zum Thema

Die Integration elastomerer Bereiche in CFK-Strukturen kompensiert Nachteile, die aus der hohen Steifigkeit des Faserverbundkunststoffs entstehen. Ein Beispiel dafür ist dieser Luftführungskanal mit elastomerem Mittelstück. Bild: Wimmer Carbontechnik
Die Integration elastomerer Bereiche in CFK-Strukturen kompensiert Nachteile, die aus der hohen Steifigkeit des Faserverbundkunststoffs entstehen. Ein Beispiel dafür ist dieser Luftführungskanal mit elastomerem Mittelstück. Bild: Wimmer Carbontechnik
( Archiv: Vogel Business Media )

Carbon-, genauer kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) ist ein Werkstoff, der im Trend liegt. Im Zuge der CO2-Debatte wirft CFK sein ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht in die Waagschale und findet so immer mehr seinen Weg in den Massenmarkt.

Im Motorsport und in der Luftfahrt nicht mehr wegzudenken, ist CFK immer öfter eine Werkstoffoption bei größeren Bauteilserien, zum Beispiel im Automobil- und Fahrradbereich. Für einen endgültigen Durchbruch bei Serienteilen sind aber noch verschiedene Hürden zu nehmen. Wirtschaftlich sind das die noch hohen Werkstoff- und Herstellungskosten. Technisch liegen die Hindernisse in der Natur des Materials selbst.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Carbonfasern versagen quer zur Faserrichtung relativ schnell

Faserverbundkunststoffe (FVK) wie CFK bestehen aus Fasern und Kunststoffmatrix. Die Kräfte werden von den Fasern aufgenommen, die Fasern wiederum von der Kunststoffmatrix fixiert und geschützt. Das funktioniert in Faserrichtung sehr gut – besonders bei den sehr zugfesten Carbonfasern. Quer dazu versagen die Fasern jedoch relativ schnell. Die Folge davon ist eine Bauteilauslegung mit großen Sicherheitsreserven, was sich im Gegenzug negativ auf Preis und Gewicht auswirkt.

Das Gummiwerk Kraiburg hat deshalb Materialien entwickelt, die diesen Nachteilen entgegenwirken und deren Verarbeitung sehr einfach in eine bestehende CFK-Bauteilherstellung zu integrieren ist. Dabei handelt es sich um rohe Kautschukfolien, die selbst keine Fasern enthalten, aber wie Prepreg – mit Harz vorimprägniertes Gewebe – verarbeitet und gemeinsam im Autoklaven, im Infusionsverfahren oder in der Presse „ausgehärtet“ werden. Bei der Vulkanisation im Autoklaven entsteht eine hervorragende Verbindung zu den mit Kunststoffharz getränkten Faserlagen – ohne Verwendung eines Haftvermittlers.

Gummi ermöglicht funktionsspezifische Bauteiloptimierung

Das Ergebnis ist eine neuartige Kombination aus Fasern, Harz und Gummi. Die Fasern liefern die notwendige Stabilität, das Harz hält die Fasern in Form und der Gummi ermöglicht eine funktionsspezifische Bauteiloptimierung. Ein wichtiges Optimierungspotenzial von CFK-Bauteilen liegt im Einschlagschutz (Impact). Impact-Schäden sind ein kritisches Thema bei CFK.

(ID:347772)