04.05.2015 | Leichtbau | Schwerpunkt | Online-Artikel

Was Sie über carbonfaserverstärkte Kunststoffe wissen sollten

3 Min. Lesedauer

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Leichtbau spielt eine große Rolle, um CO2-Emissionen zu senken. Hierbei haben sich carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) als sehr leicht und robust erwiesen. Welche Chancen bietet CFK? Wo liegen Herausforderungen? Was Sie über CFK wissen sollten, haben wir in einem Themenschwerpunkt zusammengefasst.

Die Leichtbauwerkstoffe für den Fahrzeugbau

Faserverstärkte Kunststoffe (FVK), insbesondere mit belastungsgerechter Carbonfaserverstärkung (CFK), bieten von allen Werkstoffsystemen das höchste Leichtbaupotenzial verbunden mit vielfältigen zusätzlichen Funktionalitäten. 25 Prozent Gewichtseinsparung gegenüber Aluminium und 60 Prozent gegenüber Stahl wurden in vielen Anwendungsbeispielen nachgewiesen. Die Hauptmotivation für den Einsatz von FVK besteht neben dem Gewichtseinsparpotenzial in den guten Fatigue-Eigenschaften, der geometrischen Gestaltungsfreiheit im Zusammenspiel mit einem hohen Integrationsgrad sowie der Korrosionsbeständigkeit. Erfahren Sie mehr zu Leichtbauwerkstoffen und ihren technischen Eigenschaften sowie deren Entwicklungspotenzial. > Weiter

CFK - Chancen und Herausforderungen für den Leichtbau

Fragt man nach dem Leichtbauwerkstoff der Zukunft, so wird CFK häufig genannt. Doch warum wird dann (noch) nicht konsequent CFK eingesetzt? Einige Gründe: Der verfügbare Erfahrungsschatz beim Einsatz und der Verarbeitung von CFK ist im Vergleich zu den Metallen noch erheblich geringer. Dazu kommt, dass die Fertigung von CFK-Bauteilen vielfach anders als bei konventionellen Werkstoffen verläuft. Aktuelle Herausforderungen in der Herstellung von CFK-Bauteilen betreffen insbesondere die Prozesskosten, die vor allem durch die Zykluszeiten bestimmt sind. Auch die eingeschränkte Schadenstoleranz von CFK erfordert besondere Maßnahmen. Ulrich Huber und Markus Steffens über Möglichkeiten und Anwendungsbereiche von CFK. > Weiter

Faserverstärkte Kunststoffe - tauglich für die Großserie

Wie kann Leichtbau im Automobil kostengünstiger reif für die Großserie werden? Dieser Frage gehen die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft
(DFG) geförderten Forschergruppe 860 aus IKV und ITA der RWTH Aachen University sowie das Fraunhofer IPT nach. Die Forschergruppe zeigt Lösungen anhand von lokal angepassten Multiaxialgelegen und biegeschlaffer textiler Preforms. Zum Beispiel weist die automatisierte Verarbeitung von Multiaxialgelegen hinsichtlich Stückkosten und Taktzeiten deutliche Vorteile gegenüber der manuellen Fertigung auf. > Weiter

"CFK schneidet bei der Lebenszyklusanalyse besonders schlecht ab"

Im Moment ist CFK nur für Nischenanwendungen geeignet, sagt Dr. Mark White, Chief Engineer bei Jaguar Land Rover. Bei der Lebenszyklusanalyse schneide CFK gegenüber Leichtmetallen besonders schlecht ab. Es könnte zwar dazu beitragen, die Abgasemissionen im Betrieb durch Gewichtseinsparung zu reduzieren, aber es bringe nichts, wenn man die gesamte CO2-Bilanz berücksichtigt. Daher setzt Jaguar Land Rover auf Aluminium. Warum und welche Potenziale andere Werkstoffe für den Karosserieleichtbau bieten, stellt White im Gespräch mit der ATZ dar. > Weiter

Besondere Gesundheitsgefährdung durch CFK im Brandfall

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) weisen im Vergleich zu metallischen Werkstoffen ungünstigere thermische Eigenschaften auf, erklärt Professor Dr. Sebastian Eibl. Der Wissenschaftler ist Leiter der chemischen Analytik von Werk- und Betriebsstoffen am Wehrwissenschaftlichen Institut für Werk- und Betriebsstoffe in Erding. Er sagt: "Es ist festzuhalten, dass lungengängige Fasern vor allem beim Hantieren mit abgebrannten CFK-Material eine Gefährdung darstellen können." Kohlenstofffasern könnten bei starker thermischer Belastung Bruchstücke bilden, die als lungengängig und damit als gesundheitsschädlich anzusehen seien. Eibl hat einen Freiland-Brandversuch zum Nachweis von kritischen Faserkonzentrationen duchgeführt und beschreibt Maßnahmen zum Umgang mit CFK-Werkstoffen. > Weiter

Von der Materialherstellung bis zur Reparatur

Die breite Anwendung von Faserverbundwerkstoffen wird stark von der serientauglichen und wirtschaftlichen Weiterentwicklung der Herstellungsprozesse von Fasern und Halbzeugen abhängen. Neben den Materialien kommt den Fügeverfahren im Leichtbau eine zentrale Rolle zu. Denn ein stetig zunehmender Materialmix und damit verbundene, teilweise sehr unterschiedliche Werkstoffeigenschaften erfordern neue Betrachtungsweisen des Fügens. Hier ist das Kleben eine Lösung. Welche Anforderungen der Leichtbau und Multimaterialmix an Klebstoffe und Klebverbindungen stellen, fasst Benjamin Kraemer von Sika Automotive zusammen. > Weiter

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