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Wie Kohlefaserrohre hergestellt werden

Kohlefaserrohre sind sowohl für Bastler als auch für Branchenprofis ideal. Durch die Steifigkeit der Kohlenstofffasern kann eine extrem steife und dennoch leichte Rohrstruktur in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden.

Kohlefaserrohre können Stahl ersetzen, aber meistens ersetzen sie Aluminium. In vielen Fällen kann ein Kohlefaserrohr 1/3 eines Aluminiumrohrs wiegen und dennoch die gleichen oder bessere Festigkeitseigenschaften aufweisen. Aus diesem Grund finden sich kohlefaserverstärkte Rohre häufig in Anwendungen, bei denen das Gewicht von entscheidender Bedeutung ist, wie Luft- und Raumfahrt, Rennwagen und Freizeitsport.

Die gebräuchlichsten Rohrprofilformen aus Kohlefaser sind Quadrate, Rechtecke und Kreise. Die rechteckigen und quadratischen Profile werden üblicherweise als „Kastenträger“ bezeichnet. Kohlefaser-Kastenträger verleihen einer Struktur eine hervorragende Steifigkeit und simulieren zwei parallele I-Träger.

Kohlefaserrohranwendungen

Bei jeder Anwendung, bei der das Gewicht entscheidend ist, ist die Umstellung auf Kohlefaser von Vorteil. Im Folgenden sind einige der häufigsten Verwendungszwecke von Kohlefaserrohren aufgeführt:

  • Luft- und Raumfahrtträger und Holme
  • Strukturkomponenten der Formel 1
  • Pfeilschäfte
  • Fahrradschläuche
  • Kajakpaddel

Herstellung von Kohlefaserrohren

Hohlverbundstrukturen können schwierig herzustellen sein. Dies liegt daran, dass sowohl auf die Innenseite als auch auf die Außenseite des Laminats Druck ausgeübt werden muss. Meistens werden Kohlefaserrohre mit einem kontinuierlichen Profil entweder durch Pultrusion oder Filamentwicklung hergestellt.

Pultrudierte Rohre sind bei weitem die kostengünstigste Methode zur Herstellung kontinuierlicher Verbundprofile. Beim Pultrudieren eines Hohlrohrs ist ein „schwimmender Dorn“ erforderlich. Ein verchromter Stahlstab ist fest an der Seite der Matrize angebracht, an der das Rohmaterial eintritt. Die Montageteile sind weit genug entfernt, um die imprägnierte Faser beim Eintritt in die Matrize nicht zu stören.

Der Abstand zwischen Dorn und Matrize bestimmt die Wandstärke des Kohlefaserrohrs.

Pultrudierende Kohlefaserrohre ermöglichen die Herstellung von Rohren praktisch jeder Länge. Der Transport des Rohres ist im Allgemeinen die Längenbeschränkung. Bei der Pultrusion verläuft der größte Teil der Faser in Richtung des Rohrs. Dies erzeugt ein Rohr mit einer enormen Steifheit, aber nicht viel Reifenfestigkeit oder Querrichtungsfestigkeit.

Filamentgewickelte Kohlefaserrohre

Für eine erhöhte Festigkeit und Eigenschaften in alle Richtungen ist das Filamentwickeln ein wirksames Verfahren zur Herstellung von Kohlefaserrohren. Filamentwickelrohre sind kostengünstig und weisen hervorragende Eigenschaften auf. Die größte Einschränkung beruht jedoch auf der Länge der Wickelmaschine.

Andere Herstellungsverfahren

Die Pultrusions- und Filamentwicklung ist zwar die häufigste, aber nicht die einzige Möglichkeit, Kohlenstofffaserrohre herzustellen. Blasenformen, Formpressen, Vakuuminfusion und Autoklavenverarbeitung sind Methoden zur Herstellung von Kohlefaserrohren. Jeder hat seinen eigenen Vor- und Nachteil.

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