Wissenschaft

Was sind CRFP-Verbundwerkstoffe und warum sind sie nützlich?

Carbon Fiber Reinforced Polymer Composites (CFK) sind leicht, stabil Materialien bei der Herstellung zahlreicher Produkte in unserem täglichen Leben verwendet. Es ist ein Begriff, der verwendet wird, um ein faserverstärktes Verbundmaterial zu beschreiben , das Kohlefaser als primäre Strukturkomponente verwendet. Es ist zu beachten, dass das „P“ in CFK auch für „Kunststoff“ anstelle von „Polymer“ stehen kann.

Im Allgemeinen verwenden CFK-Verbundwerkstoffe duroplastische Harze wie Epoxid, Polyester oder Vinylester. Obwohl thermoplastische Harze in CFK-Verbundwerkstoffen verwendet werden, werden „kohlefaserverstärkte thermoplastische Verbundwerkstoffe“ häufig unter ihrem eigenen Akronym CFRTP-Verbundwerkstoffe geführt.

Bei der Arbeit mit Verbundwerkstoffen oder in der Verbundwerkstoffindustrie ist es wichtig, die Begriffe und Akronyme zu verstehen. Noch wichtiger ist es, die Eigenschaften von GFK-Verbundwerkstoffen und die Fähigkeiten der verschiedenen Verstärkungen wie Kohlefaser zu verstehen .

 

Eigenschaften von CFK-Verbundwerkstoffen

Mit Kohlefaser verstärkte Verbundwerkstoffe unterscheiden sich von anderen GFK-Verbundwerkstoffen, bei denen herkömmliche Materialien wie Glasfaser oder Aramidfaser verwendet werden. Die vorteilhaften Eigenschaften von CFK-Verbundwerkstoffen umfassen:

Leichtgewicht: Ein herkömmlicher glasfaserverstärkter Verbundwerkstoff. der eine durchgehende Glasfaser mit einer Faser aus 70% Glas (Glasgewicht / Gesamtgewicht) verwendet, hat üblicherweise eine Dichte von 0,065 Pfund pro Kubikzoll.

In der Zwischenzeit kann ein CFK-Verbundstoff mit dem gleichen Fasergewicht von 70% typischerweise eine Dichte von 0,055 Pfund pro Kubikzoll aufweisen.

Erhöhte Festigkeit: Kohlefaserverbundwerkstoffe sind nicht nur leichter, sondern CFK-Verbundwerkstoffe sind pro Gewichtseinheit auch viel stärker und steifer. Dies gilt für den Vergleich von Kohlefaserverbundwerkstoffen mit Glasfasern, umso mehr jedoch für den Vergleich mit Metallen.

Eine gute Faustregel beim Vergleich von Stahl mit CFK-Verbundwerkstoffen lautet beispielsweise, dass eine Kohlefaserstruktur mit gleicher Festigkeit häufig ein Fünftel der von Stahl wiegt. Sie können sich vorstellen, warum Automobilunternehmen die Verwendung von Kohlefaser anstelle von Stahl untersuchen.

Beim Vergleich von CFK-Verbundwerkstoffen mit Aluminium, einem der leichtesten verwendeten Metalle, wird standardmäßig davon ausgegangen, dass eine Aluminiumstruktur mit gleicher Festigkeit wahrscheinlich das 1,5-fache der Kohlefaserstruktur wiegt.

Natürlich gibt es viele Variablen, die diesen Vergleich ändern könnten. Die Qualität und Qualität der Materialien kann unterschiedlich sein, und bei Verbundwerkstoffen müssen der Herstellungsprozess. die Faserarchitektur und die Qualität berücksichtigt werden.

 

Nachteile von CFK-Verbundwerkstoffen

Kosten: Obwohl erstaunliches Material, gibt es einen Grund, warum Kohlefaser nicht in jeder einzelnen Anwendung verwendet wird. Derzeit sind CFK-Verbundwerkstoffe in vielen Fällen unerschwinglich. Abhängig von den aktuellen Marktbedingungen (Angebot und Nachfrage), der Art der Kohlefaser (Luft- und Raumfahrt vs. Handelsqualität) und der Größe des Faserkabels kann der Preis für Kohlefaser dramatisch variieren.

Rohkohlefasern auf Preis-pro-Pfund-Basis können zwischen dem 5-fachen und dem 25-fachen der Glasfaser liegen. Diese Ungleichheit ist beim Vergleich von Stahl mit CFK-Verbundwerkstoffen noch größer.

Leitfähigkeit: Dies kann je nach Anwendung sowohl ein Vorteil für Kohlefaserverbundwerkstoffe als auch ein Nachteil sein. Kohlefaser ist extrem leitfähig, während Glasfaser isolierend ist. Viele Anwendungen verwenden Glasfasern und können ausschließlich aufgrund der Leitfähigkeit keine Kohlefasern oder Metalle verwenden.

In der Versorgungsindustrie sind beispielsweise viele Produkte erforderlich, um Glasfasern zu verwenden. Dies ist auch einer der Gründe, warum Leitern Glasfasern als Leiterschienen verwenden. Wenn eine Glasfaserleiter mit einer Stromleitung in Kontakt kommt, ist die Wahrscheinlichkeit eines Stromschlags viel geringer. Dies wäre bei einer CFK-Leiter nicht der Fall.

Obwohl die Kosten für CFK-Verbundwerkstoffe nach wie vor hoch sind, ermöglichen neue technologische Fortschritte in der Herstellung weiterhin kostengünstigere Produkte. Wir hoffen, dass wir in unserem Leben kostengünstige Kohlefasern sehen können, die in einer Vielzahl von Verbraucher-, Industrie- und Automobilanwendungen eingesetzt werden.

Similar Posts

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.