Faserverbundwerkstoffe

Composites erhöhen die Effizienz

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Anwendungsfelder fast ohne Grenzen

Auch außerhalb der Automobil- und Luftfahrtbranche sind Faserverbundwerkstoffe und deren Leichtbaupotenzial gefragt. Ein relativ neues Anwendungsfeld ist beispielsweise der Baubereich. Die Bundesregierung hat hier ein Gemeinschaftsprojekt zur Förderung von Carbon-Beton-Verbundwerkstoffen aufgelegt. Dabei geht es um Beton-Verstärkungen aus Carbonfasergelegen.

Die Carbonfaserkonstruktionen sind gegenüber üblichen Stahlbewehrungen deutlich leichter und hinsichtlich der Tragfähigkeit wesentlich leistungsfähiger. Carbonfaserverstärkter Beton ermöglicht freieres Konstruieren und Formen, und der für Stahl notwendige Korrosionsschutz durch Mindestdicken an Betonauflage entfällt. Die entsprechend eingesparten Betonmengen tragen erheblich zur Ressorcenschonung bei. Wenn man beispielsweise eine Brücke sanieren will, geschieht dies üblicherweise, in dem man eine zusätzliche Schicht aus mit Stahlmatten unterlegtem Beton aufträgt. Durch den Einsatz von Carbon statt Stahl erreicht man eine enorme Gewichts- und Materialeinsparung.

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Faserverbund geht nicht nur mit Carbon

CFK verzeichnet in den letzten Jahren große Wachstumsraten. Noch aber ist der Anteil dieses Werkstoffs am gesamten Composite-Markt mit nur etwa einem Prozent insgesamt gering. Mit 95 % der weltweiten Produktionsmenge liegen Glasfaserverbundwerkstoffe (CFK) deutlich auf Platz eins. Deutschland ist hier das größte Herstellungsland. Eine bedeutende Anwendung sind zum Beispiel Flügel für Windräder mit Composite-Bauteilen vorwiegend aus glasfaserverstärktem Kunststoff.

Fertigte man ihn aus Stahl, wäre ein solcher Flügel viel zu schwer. Nähme man Kunststoff ohne Faserverstärkung, würde der Flügel den Kräften nicht standhalten. Die Fasergelege nehmen die extrem hohen Fliehkräfte bei einem sich drehenden Flügel auf und sorgen langfristig für die notwendige Festigkeit.

Großes Potenzial zu halbierten Kosten

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe haben das größte Leichtbaupotenzial. Aber sie sind noch immer teuer. Die Entwicklung geht daher dahin, über das Bauteil-Engineering eine bessere Nutzung der Materialeigenschaften zu erreichen. Darüber hinaus wird noch erhebliches Potenzial in der Reduzierung der Produktionsabfälle und bei der Effizienzsteigerung der Prozesse gesehen. Der Kostenvergleich berücksichtigt bislang oft nur den Materialpreis pro Kilogramm. (qui)

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