Die physikalischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen werden maßgeblich von den Fasern bestimmt. Das bedeutet, dass die Eigenschaften von Harz und Fasern in Kombination denen der einzelnen Fasern sehr ähnlich sind. Testergebnisse zeigen, dass faserverstärkte Werkstoffe den größten Teil der Last tragen. Daher ist die Auswahl des Fasergewebes bei der Konstruktion von Verbundstrukturen von entscheidender Bedeutung.
Beginnen Sie den Prozess, indem Sie die Art der Verstärkung bestimmen, die für Ihr Projekt benötigt wird. Üblicherweise stehen Herstellern drei gängige Verstärkungsmaterialien zur Auswahl: Glasfaser, Kohlenstofffaser und Kevlar® (Aramidfaser). Glasfasern sind in der Regel die universelle Wahl, während Kohlenstofffasern eine hohe Steifigkeit und Kevlar® eine hohe Abriebfestigkeit bieten. Beachten Sie, dass verschiedene Gewebearten in Laminaten kombiniert werden können, um Hybridverbunde mit den Vorteilen mehrerer Materialien zu erzeugen.
Sobald Sie sich für eine Stoffkollektion entschieden haben, wählen Sie Gewicht und Webart passend zu Ihren Anforderungen. Je leichter der Stoff ist, desto einfacher lässt er sich über stark konturierte Oberflächen drapieren. Leichte Stoffe benötigen zudem weniger Harz, wodurch das Gesamtlaminat leichter ausfällt. Schwerere Stoffe verlieren an Flexibilität. Mittelschwere Stoffe sind flexibel genug, um die meisten Konturen abzudecken, und tragen wesentlich zur Festigkeit des Bauteils bei. Sie sind sehr wirtschaftlich und ermöglichen die Herstellung von robusten und leichten Komponenten für die Automobil-, Schiffs- und Industriebranche. Geflochtene Rovings sind relativ schwere Verstärkungen, die häufig im Schiffbau und Formenbau eingesetzt werden.
Die Art und Weise, wie ein Stoff gewebt ist, bestimmt sein Muster oder seinen Stil. Es gibt drei gängige Webarten: Leinwandbindung, Köperbindung und Köperbindung. Leinwandbindungen sind am günstigsten und relativ unflexibel, behalten aber nach dem Zuschneiden gut zusammen. Häufige Überkreuzungen der Fäden verringern die Festigkeit der Leinwandbindung, obwohl sie für fast alle Anwendungen ausreichend ist.
Satin- und Köperbindungen sind weicher und strapazierfähiger als Leinwandbindungen. Bei der Satinbindung wird ein Schussfaden über drei bis sieben Kettfäden geführt und anschließend unter einem weiteren vernäht. Bei dieser lockeren Bindungsart ist der Schussfaden länger, wodurch die theoretische Festigkeit der Faser erhalten bleibt. Die Köperbindung bietet einen Kompromiss zwischen Satin- und Leinwandbindung und zeichnet sich durch den oft begehrten Fischgrät-Effekt aus.
Technik-Tipp: Um dem Stoff mehr Flexibilität zu verleihen, schneiden Sie ihn im 45-Grad-Winkel von der Rolle ab. So zugeschnitten, fallen selbst raue Stoffe schöner um die Silhouette.
Glasfaserverstärkung
Glasfaser ist die Grundlage der Verbundwerkstoffindustrie. Sie wird seit den 1950er Jahren in vielen Verbundwerkstoffanwendungen eingesetzt und ihre physikalischen Eigenschaften sind gut erforscht. Glasfaser ist leicht, besitzt eine moderate Zug- und Druckfestigkeit, ist widerstandsfähig gegen Beschädigungen und zyklische Belastungen und lässt sich einfach handhaben.
Glasfaser ist der am weitesten verbreitete aller verfügbaren Verbundwerkstoffe. Dies liegt hauptsächlich an seinen vergleichsweise geringen Kosten und seinen moderaten physikalischen Eigenschaften. Glasfaser eignet sich hervorragend für alltägliche Projekte und Bauteile, die nicht so viel zusätzliche Festigkeit und Haltbarkeit durch Fasergewebe erfordern.
Um die Festigkeitseigenschaften von Glasfaser zu optimieren, kann sie mit Epoxidharz kombiniert und mit Standard-Laminierverfahren ausgehärtet werden. Sie eignet sich ideal für Anwendungen in der Automobil-, Schiffs-, Bau-, Chemie- und Luftfahrtindustrie und wird häufig auch für Sportartikel verwendet.
Kevlar®-Verstärkung
Kevlar® war eine der ersten hochfesten synthetischen Fasern, die sich in der Faserverbundkunststoffindustrie (FVK) durchsetzte. Kevlar® in Verbundwerkstoffqualität ist leicht, besitzt eine ausgezeichnete spezifische Zugfestigkeit und gilt als äußerst schlag- und abriebfest. Typische Anwendungsgebiete sind leichte Rümpfe wie Kajaks und Kanus, Flugzeugrumpfverkleidungen und Druckbehälter, schnittfeste Handschuhe, Schutzwesten und vieles mehr. Kevlar® wird mit Epoxid- oder Vinylesterharzen verwendet.
Kohlenstofffaserverstärkung
Kohlenstofffaser besteht zu über 90 % aus Kohlenstoff und weist die höchste Zugfestigkeit in der Faserverbundindustrie auf. Sie besitzt zudem die höchste Druck- und Biegefestigkeit. Nach der Verarbeitung verbinden sich diese Fasern zu Kohlenstofffaserverstärkungen wie Geweben, Faserbündeln und anderen Produkten. Kohlenstofffaserverstärkungen bieten eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit und sind im Allgemeinen teurer als andere Faserverstärkungen.
Um die Festigkeitseigenschaften von Kohlenstofffasern zu optimieren, sollten sie mit Epoxidharz kombiniert werden und können mit Standard-Laminierverfahren ausgehärtet werden. Sie eignen sich ideal für Anwendungen in der Automobil-, Schiffs- und Luftfahrtindustrie und werden häufig in Sportartikeln eingesetzt.
Veröffentlichungsdatum: 19. Juli 2022
