Carbon ist ein Kohlefaser-Verbundwerkstoff, der durch die Kombination zweier Komponenten (Faser und Matrix) entsteht. Der Begriff Carbon kommt aus dem englischen und müsste richtigerweise Carbon Fiber (Fibre) heißen. Im deutschsprachigen Raum hat sich die verkürzte Variante dieses Begriffes mittlerweile durchgesetzt.
FAQ
Wie wird Carbon / CFK hergestellt?
Die Herstellung von Carbon erfolgt durch das Laminieren / Tränken der Kohlefasern mit einem Flüssigkunststoff (bspw. Epoxidharz).
Für welche Einsatzbereiche ist Carbon geeignet?
Carbon kommt in den verschiedensten Bereichen zum Einsatz. Dem Maschinenbau, der Luft- und Raumfahrt, im Sport, der Automobil-Industrie, der Mess- und Regeltechnik, der Medizintechnik, sowie in der Bauindustrie.
Welche Eigenschaften hat Carbon?
Carbon ist facettenreich und zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
- hohe Festigkeit und hohe Steifigkeit
- chemisch weitgehend inert
- elektrisch leitend
- thermisch stabil
- gut formbar
- biokompatibel
- durchlässig für Röntgenstrahlen
- korrosionsbeständig
- nicht magnetisch
Welche Vorteile bietet Carbon gegenüber anderen Materialien?
CFK Fasern nehmen praktisch kein Wasser auf. Zusätzlich hält Carbon, trotz des sehr geringen Eigengewichts, sehr hohen Belastungen stand.
Was passiert, wenn das Mischungsverhältnis zwischen Carbon, Harz und Härter nicht stimmig ist?
Prinzipiell strebt man einen hohen Faseranteil des Bauteils an, da die Fasern die Kräfte übernehmen. Das Mischungsverhältnis von Harz und Härter muss genau dosiert sein, da bei größeren Abweichungen die mechanischen Kennwerte nicht erreicht werden.
Ist die Faserausrichtung bei der Carbonverarbeitung variabel?
Werden die Filamente in Faserrichtung verlegt, ist die Festigkeit höher als bei Verlegung quer zur Faserrichtung. Daher werden zum Teil einzelne Lagen in verschiedene Richtungen verlegt. Die Faserausrichtung ist variabel, denn so können z.B. rein biegesteife oder rein torsionssteife Bauteile hergestellt werden. Entscheidend sind hierbei die Faktoren Festigkeit und Steifigkeit.
Wie lange dauert es bis Carbon ausgehärtet ist?
Der Aushärtezyklus ist abhängig von den verschiedenen Zeit- und Temperaturparametern des Harzes /des Härters. Die Aushärtemethode (Umluftofen, Durchlaufofen, Heizplatte, IR, etc.) spielt ebenfalls eine große Rolle.
Kann Carbon lackiert werden?
Carbon kann lackiert werden. Allerdings muss die Oberfläche komplett gereinigt und frei von Staubpartikeln sein.
Gibt es Materialien mit denen sich Carbon nicht verbinden lässt?
Alle Stoffe, welche sich schwer kleben lassen, wie zum Beispiel PTFE (Teflon), PE und PP.
Ist Carbon korrosions- und witterungsbeständig?
Carbon ist sowohl korrosions- als auch witterungsbeständig.
Muss bei der Bearbeitung / Verwendung von Carbon Schutzkleidung getragen werden?
Bei der Bearbeitung von Carbon entstehen kleine, gesundheitsschädigende Staubpartikel. Zusätzlich können kleine, scharfe Splitter oder aber auch Bruchkanten zu Verletzungen führen. Es sollte grundsätzlich mit Schutzkleidung (Mundschutz mit Partikelfilter, Schutzbrille, Handschuhe, Ganzkörperschürze mit langem Arm, Kopf (Haar) Schutzhaube, Überziehschuhe) gearbeitet werden. Des Weiteren muss für eine ausreichende Be- und Entlüftung des Raumes gesorgt werden.
Muss bei der Verarbeitung von Carbon ein bestimmtes Harz verwendet werden?
Es wird empfohlen, bei der Verarbeitung von Carbongeweben Epoxidharz zu verwenden, da dies u. a. eine besonders hohe Haftung auf vielen Untergründen aufweist. Vinylester- oder Polyesterharze stoßen hierbei oftmals an Ihre Leistungsgrenze.
Gibt es unterschiedliche Gewebetypen / Gewebekonstruktionen / Gewebestrukturen?
CFK ist als Kohlegewebe, Kohlegelege, Kohlevlies, Kohle-UD, Kohleroving, Kohleschnitzel oder auch als Schlauch erhältlich.
Wie können Luftblasen bei der Verarbeitung vermieden werden?
Luftblasen können nur vermieden werden, indem das Carbongewebe bei der Verarbeitung ausreichend mit Kunststoff getränkt wird. Im Nachhinein lassen sich Luftblasen nicht mehr entfernen.
Ist Kohlefaser elektrisch leitfähig?
Die reine Kohlefaser ist elektrisch leitfähig und kann auch als Heizlage eingesetzt werden.
Ist spezielles Werkzeug notwendig um Carbon zu bearbeiten / zu verarbeiten?
Es werden spezielle, diamantbesetzte oder Hartmetall-Werkzeuge bzw. entsprechend geeignete Maschinen benötigt.
Ist Carbon gegenüber Chemikalien beständig?
Carbon ist chemisch inert und weist eine hohe Beständigkeit gegen Säuren, Alkalien und organische Lösungsmittel auf.
Kann Carbon gefräst, geschnitten und / oder gebohrt werden?
Carbon kann zur weiteren Bearbeitung gefräst, geschnitten oder auch gebohrt werden.
Ist Carbon anfällig für Materialermüdung?
Carbon überzeugt durch diverse mechanische und dynamische Eigenschaften u. a. auch durch eine sehr geringe Materialermüdung.
Muss Carbon warm oder kalt aushärten?
Carbon kann sowohl bei niedriger als auch bei hoher Temperatur aushärten. Dies ist abhängig vom jeweiligen Harzsystem.
Was versteht man unter „Handlaminieren“?
Das Handlaminieren ist das älteste und zugleich auch bekannteste Verfahren. Trockene Fasermatten oder Gewebe werden in eine einschalige, offene Form eingelegt. Mit Hilfe von Handwalzen oder Handrollen wird weiteres Harz eingebracht, verdichtet und ausgerollt. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Fertigung kleinerer Stückzahlen oder Prototypen.
Ist eine Schwingungsdämpfung möglich?
Durch den Einsatz von Carbon kann eine 6 mal höhere Schwingungsdämpfung im Vergleich zu Aluminium erzielt werden.
Wie wirkt sich der Einsatz von Carbon auf die Beschleunigung aus?
Durch seine Festigkeit und Steifigkeit reduziert sich das Bauteilgewicht. Dies ist beispielsweise beim Carbon-Fahrrad zu beobachten.