Die physikalischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen werden von Fasern dominiert. Das bedeutet, dass die Eigenschaften von Harz und Fasern denen einzelner Fasern sehr ähnlich sind. Testdaten zeigen, dass faserverstärkten Werkstoffen die Hauptlast tragen. Daher ist die Gewebeauswahl bei der Konstruktion von Verbundstrukturen entscheidend.
Bestimmen Sie zunächst die Art der Verstärkung, die Sie für Ihr Projekt benötigen. Hersteller können typischerweise zwischen drei gängigen Verstärkungsmaterialien wählen: Glasfaser, Kohlefaser und Kevlar® (Aramidfaser). Glasfasern sind in der Regel die Allzweckmaterialien, während Kohlefasern eine hohe Steifigkeit und Kevlar® eine hohe Abriebfestigkeit bieten. Bedenken Sie, dass verschiedene Gewebearten in Laminaten kombiniert werden können, um Hybridstapel zu bilden, die die Vorteile mehrerer Materialien nutzen.
Sobald Sie sich für eine Stoffkollektion entschieden haben, wählen Sie eine Stärke und Webart, die zu Ihren Anforderungen passt. Je leichter der Stoff, desto besser lässt er sich über stark konturierte Oberflächen drapieren. Leichtgewichtige Stoffe verbrauchen auch weniger Harz, sodass das Laminat insgesamt noch leichter ist. Mit zunehmendem Gewicht verlieren Stoffe an Flexibilität. Mittlere Stoffe behalten ausreichend Flexibilität, um die meisten Konturen abzudecken, und tragen erheblich zur Festigkeit des Teils bei. Sie sind sehr wirtschaftlich und ergeben robuste und leichte Komponenten für Automobil-, Schiffs- und Industrieanwendungen. Geflochtene Rovings sind relativ schwere Verstärkungen, die häufig im Schiffs- und Formenbau verwendet werden.
Die Webart eines Stoffes wird als Muster oder Stil bezeichnet. Wählen Sie aus drei gängigen Webarten: Leinwandbindung, Satinbindung und Köperbindung. Leinwandbindungen sind am günstigsten und relativ unflexibel, halten aber beim Schneiden gut zusammen. Häufiges Überkreuzen der Fäden verringert die Festigkeit der Leinwandbindung, ist aber für alle Anwendungen außer den anspruchsvollsten noch ausreichend.
Satin- und Köperbindung sind weicher und fester als Leinwandbindung. Bei der Satinbindung schwebt ein Schussfaden über drei bis sieben weitere Kettfäden und wird dann unter einen anderen genäht. Bei dieser lockeren Webart verläuft der Faden länger, wodurch die theoretische Festigkeit der Faser erhalten bleibt. Eine Köperbindung bietet einen Kompromiss zwischen Satin- und Leinwandbindung und bietet den oft gewünschten Fischgräteffekt.
Technischer Tipp: Um dem Stoff mehr Flexibilität zu verleihen, schneiden Sie ihn in einem 45-Grad-Winkel von der Rolle ab. So fallen selbst die gröbsten Stoffe besser um die Silhouette.
Glasfaserverstärkung
Fiberglas ist die Grundlage der Verbundwerkstoffindustrie. Es wird seit den 1950er Jahren in vielen Verbundwerkstoffanwendungen eingesetzt und seine physikalischen Eigenschaften sind gut erforscht. Fiberglas ist leicht, weist eine mittlere Zug- und Druckfestigkeit auf, ist widerstandsfähig gegen Beschädigungen und zyklische Belastungen und lässt sich einfach handhaben.
Fiberglas ist der am häufigsten verwendete Verbundwerkstoff. Dies liegt vor allem an den relativ geringen Kosten und den moderaten physikalischen Eigenschaften. Fiberglas eignet sich hervorragend für alltägliche Projekte und Teile, die weniger Fasergewebe benötigen, um zusätzliche Festigkeit und Haltbarkeit zu gewährleisten.
Um die Festigkeitseigenschaften von Fiberglas zu maximieren, kann es mit Epoxidharz verwendet und mit Standard-Laminiertechniken ausgehärtet werden. Es eignet sich ideal für Anwendungen in der Automobil-, Schifffahrts-, Bau-, Chemie- und Luftfahrtindustrie und wird häufig in der Sportartikelindustrie eingesetzt.
Kevlar®-Verstärkung
Kevlar® war eine der ersten hochfesten synthetischen Fasern, die sich in der faserverstärkten Kunststoffindustrie (FRP) durchsetzte. Kevlar® in Verbundqualität ist leicht, verfügt über eine ausgezeichnete spezifische Zugfestigkeit und gilt als äußerst schlag- und abriebfest. Zu den gängigen Anwendungen gehören leichte Rümpfe wie Kajaks und Kanus, Flugzeugrumpfplatten und Druckbehälter, schnittfeste Handschuhe, Körperpanzer und vieles mehr. Kevlar® wird mit Epoxid- oder Vinylesterharzen verwendet.
Kohlefaserverstärkung
Kohlefaser besteht zu über 90 % aus Kohlenstoff und weist die höchste Zugfestigkeit in der FVK-Industrie auf. Sie weist auch die höchste Druck- und Biegefestigkeit der Branche auf. Nach der Verarbeitung werden diese Fasern zu Kohlefaserverstärkungen wie Geweben, Strängen und mehr verbunden. Kohlefaserverstärkungen bieten eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit und sind in der Regel teurer als andere Faserverstärkungen.
Um die Festigkeitseigenschaften von Kohlefaser zu maximieren, sollte diese mit Epoxidharz verwendet werden und kann mit Standard-Laminiertechniken ausgehärtet werden. Kohlefaser eignet sich ideal für Anwendungen in der Automobil-, Schiffs- und Luft- und Raumfahrt und wird häufig in Sportartikeln verwendet.
Veröffentlichungszeit: 19. Juli 2022
