3. CFK und artverwandte Faserverbundkunststoffe

CFK als endlos faserverstärkter Kunststoff besitzt für Hochleistungsanwendungen des Leichtbaus eine überragende Bedeutung, während artverwandte Faserverbundkunststoffe, insbesondere glasfaserverstärkte Kunststoffe, in den Volumenmärkten vorherrschen. Wesentliche Bestimmungsgrößen faserverstärkter Kunststoffe (FVK) sind die Faserart, die duroplastische oder thermoplastische Matrix, der Faservolumenanteil, die textile Vorverarbeitung der Fasern sowie der Lagenaufbau. Damit lassen sich endlos- bzw. langfaserverstärkte Faserverbundkunststoffe den funktionalen Anforderungen der jeweiligen FVK-Bauteile individuell anpassen. Bei deren Bearbeitung verdient neben den Werkstoffeigenschaften zudem die Steifigkeit der im Allgemeinen dünnwandigen FVK-Bauteile eine besondere Beachtung. Um das Elastizitäts- und Festigkeitsverhalten endlos faserverstärkter Kunststoffe bei der mechanischen Bearbeitung zu beschreiben, wird das räumliche Modell der unidirektionalen Faserverbundschicht herangezogen, die sich durch Orthotropie und transversale Isotropie auszeichnet. Für das Werkstoffversagen einer unidirektionalen Faserverbundschicht im mechanischen Trennprozess sind nach dem Modell von Puck unterschiedliche Beanspruchungsarten, Versagensmodi und Werkstoffparameter maßgeblich, die sich aus dem Zusammenwirken der Normal- und Schubspannungen ergeben. Das äußerst unterschiedliche thermische Verhalten von Fasern und Matrix beeinflusst bei mechanischen und thermischen Trennverfahren den Wirkmechanismus der Werkstofftrennung sowie die erreichbare Bauteilqualität.