Die physikalischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen werden von Fasern dominiert.Das heißt, wenn Harz und Fasern kombiniert werden, sind ihre Eigenschaften denen einzelner Fasern sehr ähnlich.Testdaten zeigen, dass faserverstärkte Materialien die Bauteile sind, die die meiste Last tragen.Daher ist die Stoffauswahl beim Entwurf von Verbundstrukturen von entscheidender Bedeutung.
Beginnen Sie den Prozess, indem Sie die Art der Bewehrung bestimmen, die für Ihr Projekt benötigt wird.Typische Hersteller können aus drei gängigen Verstärkungsmaterialien wählen: Glasfaser, Kohlefaser und Kevlar® (Aramidfaser).Glasfasern sind in der Regel die allgemeine Wahl, während Kohlenstofffasern eine hohe Steifigkeit und Kevlar® eine hohe Abriebfestigkeit bieten.Bedenken Sie, dass Stoffarten in Laminaten kombiniert werden können, um Hybridstapel zu bilden und dabei die Vorteile von mehr als einem Material zu nutzen.
Wenn Sie sich für eine Stoffkollektion entschieden haben, wählen Sie ein Gewicht und einen Webstil, der den Anforderungen Ihrer Arbeit entspricht.Je leichter der Stoff ist, desto einfacher lässt er sich über stark konturierte Oberflächen drapieren.Bei Lightweight wird außerdem weniger Harz benötigt, sodass das Gesamtlaminat immer noch leichter ist.Je schwerer Stoffe werden, desto weniger flexibel werden sie.Das mittlere Gewicht behält genügend Flexibilität, um die meisten Konturen abzudecken, und trägt erheblich zur Festigkeit des Teils bei.Sie sind sehr wirtschaftlich und produzieren starke und leichte Komponenten für Automobil-, Schiffs- und Industrieanwendungen.Geflochtene Rovings sind relativ schwere Verstärkungen, die häufig im Schiffbau und im Formenbau verwendet werden.
Die Art und Weise, wie ein Stoff gewebt ist, wird als sein Muster oder Stil betrachtet.Wählen Sie aus drei gängigen Webstilen: Uni, Satin und Twill.Leinwandbindungen sind am günstigsten und relativ unflexibel, halten aber beim Zuschneiden gut zusammen.Durch häufiges Auf- und Abkreuzen der Fäden verringert sich die Festigkeit der Leinwandbindung, sie sind jedoch immer noch für alle Anwendungen außer den leistungsstärksten Anwendungen ausreichend.
Satin- und Köperbindungen sind weicher und fester als Leinwandbindungen.Beim Satinweben wird ein Schussfaden über drei bis sieben andere Kettfäden gelegt und dann unter einem anderen vernäht.Bei dieser lockeren Webart läuft der Faden länger, wodurch die theoretische Festigkeit der Faser erhalten bleibt.Eine Köperbindung bietet einen Kompromiss zwischen Satin- und Uni-Stilen mit dem oft wünschenswerten Fischgräten-Verzierungseffekt.
Technischer Tipp: Um dem Stoff mehr Flexibilität zu verleihen, schneiden Sie ihn in einem 45-Grad-Winkel von der Rolle ab.Bei diesem Schnitt schmiegen sich selbst raueste Stoffe besser um die Silhouette.
Glasfaserverstärkung
Glasfaser ist die Grundlage der Verbundwerkstoffindustrie.Es wird seit den 1950er Jahren in vielen Verbundwerkstoffanwendungen eingesetzt und seine physikalischen Eigenschaften sind gut verstanden.Glasfaser ist leicht, hat eine mäßige Zug- und Druckfestigkeit, widersteht Beschädigungen und zyklischen Belastungen und ist einfach zu handhaben.
Glasfaser ist das am weitesten verbreitete aller verfügbaren Verbundmaterialien.Dies liegt vor allem an den relativ geringen Kosten und den moderaten physikalischen Eigenschaften.Glasfaser eignet sich hervorragend für alltägliche Projekte und Teile, die nicht so viel Fasergewebe, zusätzliche Festigkeit und Haltbarkeit erfordern.
Um die Festigkeitseigenschaften von Glasfaser zu maximieren, kann es mit Epoxidharz verwendet und mit Standard-Laminiertechniken ausgehärtet werden.Es ist ideal für Anwendungen in der Automobil-, Schiffs-, Bau-, Chemie- und Luftfahrtindustrie und wird häufig in Sportartikeln eingesetzt.
Kevlar®-Verstärkung
Kevlar® war eine der ersten hochfesten synthetischen Fasern, die sich in der Industrie für faserverstärkte Kunststoffe (FRP) durchsetzte.Kevlar® in Verbundqualität ist leicht, hat eine ausgezeichnete spezifische Zugfestigkeit und gilt als äußerst stoß- und abriebfest.Zu den üblichen Anwendungen gehören leichte Rümpfe wie Kajaks und Kanus, Flugzeugrumpfplatten und Druckbehälter, schnittfeste Handschuhe, Körperschutz und mehr.Kevlar® wird mit Epoxid- oder Vinylesterharzen verwendet.
Kohlefaserverstärkung
Kohlefaser enthält mehr als 90 % Kohlenstoff und weist die höchste Zugfestigkeit in der FRP-Industrie auf.Tatsächlich weist es auch die höchste Druck- und Biegefestigkeit der Branche auf.Nach der Verarbeitung verbinden sich diese Fasern zu Kohlefaserverstärkungen wie Stoffen, Kabeln und mehr.Kohlefaserverstärkungen bieten eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit und sind im Allgemeinen teurer als andere Faserverstärkungen.
Um die Festigkeitseigenschaften von Kohlefaser zu maximieren, sollte sie mit Epoxidharz verwendet werden und kann mit Standard-Laminiertechniken ausgehärtet werden.Es ist ideal für Anwendungen in der Automobil-, Schiffs- und Luft- und Raumfahrtindustrie und wird häufig in Sportartikeln eingesetzt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19. Juli 2022