Kohlefaserverstärkter Kunststoffverbundwerkstoff (CFK) ist ein leichtes, starkes Material, aus dem eine Vielzahl von Produkten des täglichen Lebens hergestellt werden können. Es ist ein Begriff, der verwendet wird, um faserverstärkte Verbundwerkstoffe mit Kohlefaser als Hauptstrukturkomponente zu beschreiben. Beachten Sie, dass das „P“ in CFK auch für „Kunststoff“ und nicht für „Polymer“ stehen kann.

Typischerweise verwenden CFK-Verbundwerkstoffe duroplastische Harze wie Epoxid, Polyester oder Vinylester. Trotz der Verwendung von thermoplastischen Harzen in CFK-Verbundwerkstoffen verwendet „kohlenstofffaserverstärkte thermoplastische Verbundwerkstoffe“ häufig ein eigenes Akronym, CFRTP-Verbundwerkstoffe.

Bei der Arbeit mit Verbundwerkstoffen oder in der Verbundwerkstoffindustrie ist es wichtig, Terminologie und Akronyme zu kennen. Noch wichtiger ist es, die Eigenschaften von FRP-Verbundwerkstoffen und verschiedenen Verstärkungsmaterialien wie Kohlefaser zu verstehen.

Eigenschaften von CFK-Verbundwerkstoffen

Mit Kohlefaser verstärkte Verbundwerkstoffe unterscheiden sich von anderen GFK-Verbundwerkstoffen, die traditionelle Materialien wie Glasfaser oder Arylonfaser verwenden. Zu den Vorteilen von CFK-Verbundwerkstoffen gehören:

Geringes Gewicht: Herkömmliche glasfaserverstärkte Verbundstoffe, die Endlosglasfaser und 70 % Glasfaser (Glasgewicht/Bruttogewicht) verwenden, haben typischerweise eine Dichte von 0,065 lb/Kubikzoll. Ein CFK-Verbundstoff mit dem gleichen Fasergewicht von 70 % könnte typischerweise eine Dichte von 0,055 lb/Kubikzoll haben.

Erhöhte Festigkeit: Kohlefaserverbundwerkstoffe wiegen nicht nur weniger, CFK-Verbundwerkstoffe sind auch stärker und steifer pro Gewichtseinheit. Dies gilt für den Vergleich von Kohlefaserverbundwerkstoffen mit Glasfasern und noch mehr für den Vergleich von Metallen.

Wenn man beispielsweise Stahl mit CFK-Verbundwerkstoffen vergleicht, gilt als gute Faustregel, dass eine Kohlefaserstruktur gleicher Festigkeit typischerweise 1/5 wie Stahl wiegt. Sie können sich vorstellen, warum Autohersteller Kohlefaser anstelle von Stahl verwenden.

Beim Vergleich von CFK-Verbundwerkstoffen mit Aluminium (einem der leichtesten verwendeten Metalle) ist die Standardannahme, dass eine Aluminiumstruktur mit der gleichen Festigkeit möglicherweise das 1,5-fache wiegt wie eine Kohlefaserstruktur.

Natürlich gibt es viele Variablen, die diesen Vergleich verändern können. Güten und Qualitäten von Materialien können variieren, und bei Verbundwerkstoffen müssen der Herstellungsprozess, die Faserstruktur und die Qualität berücksichtigt werden.

Nachteile von CFK-Verbundwerkstoffen

Kosten: So erstaunlich das Material auch ist, es gibt einen Grund, warum Kohlefaser nicht in jeder Situation verwendet werden kann. Derzeit sind die Kosten für CFK-Verbundwerkstoffe in vielen Fällen zu hoch. Abhängig von den aktuellen Marktbedingungen (Angebot und Nachfrage), der Art der Kohlefaser (Luftfahrtqualität im Vergleich zu kommerzieller Qualität) und der Bündelgröße können die Preise für Kohlefasern erheblich variieren.

Pro Pfund kann Kohlefaser fünf- bis 25-mal mehr kosten als Glasfaser. Noch größer ist der Unterschied beim Vergleich von Stahl mit CFK-Verbundwerkstoffen.

Elektrische Leitfähigkeit: Das kann je nach Anwendung ein Plus oder Minus für Kohlefaserverbundwerkstoffe sein. Kohlefaser ist extrem leitfähig, während Glasfaser isolierend ist. Viele Anwendungen verwenden Glasfaser anstelle von Kohlefaser oder Metall, ausschließlich wegen der elektrischen Leitfähigkeit.

Beispielsweise erfordern in der Versorgungsindustrie viele Produkte die Verwendung von Glasfaser. Dies ist einer der Gründe, warum die Leiter Glasfaser als Leiterschiene verwendet. Die Gefahr eines Stromschlags ist viel geringer, wenn die Glasfaserleiter mit dem Netzkabel in Kontakt kommt. Anders sieht es bei CFK-Leitern aus.

Obwohl die Kosten für CFK-Verbundwerkstoffe nach wie vor hoch sind, sorgen neue technologische Fortschritte in der Fertigung weiterhin für kostengünstigere Produkte. Hoffentlich werden wir noch zu unseren Lebzeiten kostengünstige Kohlenstofffasern sehen, die in Verbraucher-, Industrie- und Automobilanwendungen weit verbreitet sind.

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Xiamen LFT Composite Plastic Co., Ltd. ist ein Markenunternehmen, das sich auf LFT&LFRT konzentriert. Langglasfaser-Serie (LGF) & Langkohlefaser-Serie (LCF). Das thermoplastische LFT des Unternehmens kann für das Spritzgießen und Extrudieren von LFT-G und auch für das Spritzgießen von LFT-D verwendet werden. Es kann nach Kundenwunsch hergestellt werden: 5 ~ 25 mm Länge. Die langfaserigen, durch kontinuierliche Infiltration verstärkten Thermoplaste des Unternehmens haben die Systemzertifizierung nach ISO9001 und 16949 bestanden, und die Produkte haben viele nationale Marken und Patente erhalten.