Kohlefaserverbundwerkstoffe sind fortschrittliche Materialien, die durch die Kombination von Kohlefasern-die als Verstärkungsmittel dienen-mit einem Matrixmaterial wie Harz, Metall oder Keramik entstehen. Basierend auf verschiedenen Klassifizierungskriterien können Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe in die folgenden Typen eingeteilt werden:
Klassifizierung nach Matrixmaterial:
Harz-Matrix-Kohlefaserverbundwerkstoffe (CFRP): Die häufigste Kategorie; Die Matrix besteht aus Harzen wie Epoxid- oder Phenolharz. Diese Materialien bieten Vorteile wie ein hohes Verhältnis von Festigkeit-zu-Gewicht und Korrosionsbeständigkeit und werden häufig in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und Sportausrüstung eingesetzt.
Metall-Matrix-Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe (CFRM): Die Matrix besteht aus Metallen wie Aluminium oder Magnesium. Diese Materialien zeichnen sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit aus und eignen sich für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in elektronischen Wärmeableitungssystemen.
Keramik-Matrix-Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe (CFRC): Die Matrix besteht aus Keramiken wie Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid. Diese Materialien weisen eine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit auf und werden häufig in Hochtemperatur-Strukturbauteilen eingesetzt.
Klassifiziert nach Faserform:
Gehackte Kohlefaser-Verbundwerkstoffe: Sie zeichnen sich durch relativ kurze Faserlängen aus (typischerweise weniger als 1 mm); Obwohl sie leicht zu verarbeiten sind, weisen sie schlechtere mechanische Eigenschaften auf und werden hauptsächlich in Spritzgussanwendungen eingesetzt.
Kontinuierliche Kohlefaser-Verbundwerkstoffe: Sie zeichnen sich durch kontinuierlich ausgerichtete Fasern aus und bieten hervorragende mechanische Eigenschaften. werden häufig in hochleistungsfähigen Strukturbauteilen wie Flugzeugflügeln und Rotorblättern von Windkraftanlagen eingesetzt.
Gewebte Kohlefaserverbundstoffe: Fasern werden zu zwei-dimensionalen oder dreidimensionalen-Strukturen verwoben; Sie verfügen über eine hervorragende Schlagfestigkeit und eignen sich gut-für Bauteile mit komplexen Geometrien.
Nach Formverfahren klassifiziert:
Prepreg-Formung: Kohlenstofffasern werden mit Harz vor-imprägniert und anschließend durch Heißpressen geformt; Dies ist ein ausgereifter Prozess, der jedoch relativ hohe Kosten verursacht.
Resin Transfer Molding (RTM): Harz wird in einen Faservorformling eingespritzt; Dieses Verfahren eignet sich für die Herstellung von Teilen mit komplexen Geometrien.
Filamentwicklung: Fasern werden durch einen Wickelprozess gebildet; Diese Technik ist auf Strukturen wie Rohre und Druckbehälter anwendbar.
