Gummi verbessert das Eigenschaftsprofil von Faserverbundkunststoffen

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Gummiwerk KRAIBURG GmbH & Co. KG

Eine sehr dünne Elastomerlage im Verbund verbessere außerdem die Impacttoleranz. Einschläge verursachen abhängig von der eingebrachten Energie massive Schäden an CFK-Bauteilen. Eine Beschädigung durch Einschlag größerer Partikel ist besonders im Bereich der Automobil- und Luftfahrtindustrie relevant.

Impacttoleranz steigt bei FVK mit Gummi um den Faktor 5

Folgen sind zum Beispiel eine Verringerung der Bauteilstabilität und eine Beeinträchtigung der Aerodynamik. Einschläge können bis zum Totalversagen der Teile führen. Erste Versuche, unter anderem an der BTU Cottbus, zeigten einen Anstieg der Impacttoleranz um den Faktor 5, ehe Beschädigungen sichtbar wurden.

Die besten Ergebnisse lieferte dabei eine alternierende Kombination aus harten CFK-Schichten und weichen Gummifolien. Dabei wird von einer dünnen CFK-Deckschicht, die noch mäßig flexibel ist, die Energie auf eine Elastomerschicht übertragen. Diese weiche Schicht verteilt und dämpft die Energie soweit, dass die darunter liegende Struktur erst bei deutlich höheren Energien geschädigt wird.

Das erfordert im ersten Schritt zwar zusätzliche Schichten, aber aufgrund der niedrigeren Dichte von Gummi (etwa 1 g/cm3) im Vergleich zu CFK (rund 1,5 g/cm3) und der weniger notwendigen Sicherheitsreserven ist dieser Aufbau nach Meinung von Kraiburg eine interessante Alternative zum monolithischen Aufbau.

Gummischicht auf der Außenseite verleiht FVK eine angenehme Haptik

Platziere man dagegen die Gummischicht auf die Außenseite des Aufbaus, erreiche man eine angenehmere Haptik und eine höhere Friktion (Oberflächenreibung) – zusätzlich zum verbesserten Impact-Schutz. Außerdem werde das CFK-Bauteil – oder die lackierte CFK-Oberfläche – gegen mechanische Einflüsse (Kratzer) und chemisch-aggressive Medien geschützt. Das ermöglicht beispielsweise Bauteilanwendungen im Tritt- und Griffbereich.

Weitere geeignete Anwendungen sind Bauteile, bei denen die Optimierung der Akustik eine Rolle spielt. Bei großflächigen Teilen, etwa einer Motorhaube, sei eine reduzierte Geräuschentwicklung möglich. Auch als flexible Verbindung zwischen Metallen und Faserverbundkunststoffen zum Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ist der Direktverbund geeignet.

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