Direktintegration von Kautschuk steigert die Attraktivität von CFK

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Das Verbundteil aus CFK und gummiertem Gewebe wird in einem Arbeitsschritt hergestellt. Das Ergebnis ist ein Hart-weich-hart-Verbund. Vom prinzipiellen Aufbau her lässt er sich mit einer Verbundglasscheibe vergleichen. Daraus resultiert – zusätzlich zum verbesserten Crashverhalten – ein weiterer positiver Bauteileffekt: eine starke Schwingungsdämpfung, für die der Gummi aufgrund seiner energieabsorbierenden Eigenschaften (innere Reibung der Moleküle) verantwortlich ist.

Versuche haben eine Verkürzung der Schwingungsdauer um 75% ergeben (Bild 2). Diese Verbesserung kann bei Maschinen mit sich schnell bewegenden Komponenten, zum Beispiel einem Roboterarm, zu einem deutlichen Leistungsanstieg führen. Bei großflächigen Teilen, etwa einer Motorhaube, ist auch eine bessere Akustik durch reduzierte Geräuschentwicklung möglich.

Verbindung von CFK und UHMW-PE mit Gummi als Zwischenschicht

Platziert man dagegen die Gummischicht auf die Außenseite des Aufbaus ist das Ergebnis eine angenehmere Haptik und eine höhere Friktion (Oberflächenreibung) – zusätzlich zum verbesserten Impact-Schutz. Außerdem wird das CFK-Bauteil – oder die lackierte CFK-Oberfläche – gegen mechanische Einflüsse (Kratzer) und chemisch aggressive Medien geschützt. Das ermöglicht Bauteilanwendungen im Tritt- und Griffbereich. So hat die Wethje Kunststofftechnik GmbH eine rutschfeste Trittplatte für Rollstühle entwickelt (Bild 3).

Eine werkstoffliche Variation ist dagegen der Verbund von CFK, Gummi und ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMW-PE). Dieses Polyethylen hat einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten und geringe Abriebwerte. Jedoch lässt es sich mit CFK nicht „so ohne weiteres“ verbinden. Üblicherweise muss für eine Verbindung die Oberfläche des UHMW-PE vorbehandelt werden, zum Beispiel durch Koronaentladung. Dieser zusätzliche Prozessschritt hat bisher die Anwendung von UHMW-PE als Verbundkomponente erschwert. Mit Gummi als Schicht zwischen CFK und UHMW-PE ist das nun ohne großen Aufwand möglich. Zusätzlich werden die vorteilhaften Eigenschaften von Gummi integriert.

Mittelstück in Luftführungskanal kompensiert Relativbewegungen

Weitere Anwendungsmöglichkeiten bei CFK-Teilen bietet die Elastifizierung von Bauteilbereichen. So hat Wimmer Carbontechnik, Traunstein, bei einem Luftführungskanal für den Automobilmotorraum das Mittelstück aus einem Elastomer hergestellt, um Relativbewegungen zu kompensieren (Bild 4). Ein weiteres Produktbeispiel kann ein CFK-Koffer mit elastomeren Scharnieren sein.

Die Herstellung und Anbringung der Scharniere würden direkt in die Prozesse für die Kofferschalenherstellung eingebunden. Auch die Ausstattung von CFK-Bauteilen mit einer elastomeren Abdichtung ist auf diese Weise möglich. Mit der Integration elastomerer Bauteilbereiche wird folglich die Funktionalität von CFK-Teilen erweitert.

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