Leitfaden zur Auswahl des idealen Verstärkungsmaterials

Die physikalischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen werden vor allem durch die darin enthaltenen Fasern beeinflusst. Die Kombination von Harzen und Fasern ergibt Eigenschaften, die denen einzelner Fasern ähneln. Aus Testdaten geht hervor, dass faserverstärkte Materialien die Hauptlast in Verbundstrukturen tragen. Daher ist bei der Konstruktion dieser Strukturen eine sorgfältige Auswahl der Stoffe unerlässlich.

1. Identifizieren Sie den Verstärkungstyp: Beginnen Sie den Auswahlprozess mit der Bestimmung der spezifischen Verstärkung für Ihr Projekt erforderlich. Hersteller wählen normalerweise aus drei gängigen Verstärkungsarten: Glasfaser, Kohlenstofffaser und Kevlar® (Aramidfaser). Glasfaser ist eine vielseitige Option, während Kohlefaser eine hohe Steifigkeit bietet und Kevlar® eine hervorragende Abriebfestigkeit bietet. Beachten Sie, dass Gewebearten in Laminaten kombiniert werden können, wodurch Hybridstapel entstehen, die die Vorteile mehrerer Materialien nutzen.
   
   
2. Glasfaserverstärkungen: Fiberglas ist ein Eckpfeiler der Verbundwerkstoffindustrie und wird seit den 1950er Jahren weithin verwendet. Fiberglas ist bekannt für sein geringes Gewicht, seine mäßige Zug- und Druckfestigkeit, seine Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen und zyklische Belastungen sowie seine einfache Handhabung und führt zu Produkten, die als glasfaserverstärkter Kunststoff (FRP) bekannt sind. Das aus dem Schmelzen von Quarz und anderen Erzen zu einer Glasaufschlämmung gewonnene Filament weist Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und erhöhte Festigkeit auf. Trotz seiner weit verbreiteten Verwendung in Isolierungs-, Wärmeschutz- und Korrosionsschutzanwendungen hat Fiberglas auch Nachteile, darunter Sprödigkeit und geringe Duktilität.

Fiberglas wird aufgrund seiner Kosteneffizienz und moderaten physikalischen Eigenschaften bevorzugt, weshalb es sich für alltägliche Projekte und weniger anspruchsvolle Anwendungen eignet.

3. Aramidfaserverstärkung: Aramidfasern, eine hochtechnologische chemische Verbindung, sind für ihre hohe Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und ihr geringes Gewicht bekannt. Aramidfasern werden in der Rüstungsindustrie häufig eingesetzt und finden Anwendung in kugelsicherer Ausrüstung und Flugausrüstung. In der faserverstärkten Kunststoffindustrie sind Para-Aramidfasern für ihr geringes Gewicht, ihre außergewöhnliche spezifische Zugfestigkeit sowie ihre Schlag- und Abriebfestigkeit bekannt. Zu den üblichen Anwendungen zählen leichte Rümpfe, Flugzeugrumpfplatten, schnittfeste Handschuhe und kugelsichere Westen. Aramidfasern werden typischerweise in Verbindung mit Epoxid- oder Vinylesterharzen verwendet.
   
   
4. Kohlefaserverstärkung: Mit einem Kohlenstoffgehalt von über 90 % weist Kohlefaser die höchste Zugfestigkeit in der faserverstärkten Kunststoffindustrie auf und weist zudem eine bemerkenswerte Druck- und Biegefestigkeit auf. Nach der Verarbeitung werden Kohlefasern zu Verstärkungen wie Geweben und Seilen kombiniert. Kohlefaserverstärkungen bieten eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit, allerdings zu höheren Kosten als andere Fasern. Die optimale Verwendung von Kohlefaser erfolgt durch die Kombination mit Epoxidharzen und die Verwendung von Standard-Laminierungstechniken. Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften findet sie Anwendung in der Automobil-, Schifffahrts-, Luft- und Raumfahrt- sowie Sportartikelindustrie.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswahl des richtigen Verstärkungsmaterials entscheidend für den Erfolg von Verbundstrukturen ist. Das Verständnis der besonderen Eigenschaften und Anwendungen von Glasfasern, Aramidfasern und Kohlenstofffasern ermöglicht es Herstellern, fundierte Entscheidungen zu treffen, die auf ihre spezifischen Projektanforderungen zugeschnitten sind.