Kohlefaser-Halbzeuge (Rohre, Stäbe, Profile)

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Kohlestäbe (CFK-Stäbe), Kohlerohre (CFK-Rohre), Kohleprofile (CFK-Profile), Glasfaserstäbe (GFK-Stäbe)

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Verwendung von Halbzeugen aus Kohlefaser-Kunststoff: Flugzeugbau, Maschinenbau, Medizintechnik, Messtechnik, Robotertechnik, Fahrzeugbau- und Tuning, Modellbau, Sportindustrie, Drachenbau, Uhrenherstellung (Gehäuse, Ziffernblätter).

Das Strangziehverfahren (auch Pultrusionsverfahren) ist eine Methode zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffprofile in einem kontinuierlichen Ablauf.


Beim offenen Verfahren werden die Verstärkungsfasern über eine Tauchwalze von ihren Stelllagen in eine Harzwanne geführt. Ein Kadiergitter sorgt für die gewünschte Verteilung der Fasern im späteren Profil. Dann durchlaufen die getränkten Fasern mehrere Vorformstationen und werden immer näher an die gewünschte, endgültige Form herangeführt.

Beim geschlossenen Verfahren treten die gesamten getränkten Verstärkungsfasern erst im formgebenden Werkzeug, dann allerdings mit erhöhtem Druck, in Kontakt. Mit diesem Verfahren können höhere Faservolumengehalte bei gleichzeitig besserer Tränkung erreicht werden. Einmal im Werkzeug angelangt, wird der duroplastische Kunststoff bei Temperaturen zwischen 100 und 200 °C (je nach Material) kontinuierlich gehärtet (Heisshärtung). Das so ausgehärtete Profil wird anschliessend in beliebig lange Teile zersägt. Der gesamte Prozess wird durch ein Ziehwerkzeug z.B. in Form eines Raupenabzugs oder von reversierenden hydraulischen Greifern in Gang gehalten, welches das fertige Profil und somit die Fasern mitsamt dem Harz und dem Verstärkungsmaterial aus dem Härtungswerkzeug herauszieht (daher auch der englische Name Pultrusion aus to pull - ziehen und to extrude - durchdrücken).

Das Strangziehverfahren eignet sich um kostengünstig faserverstärkte Kunststoffprofile herzustellen. Es können von relativ einfachen Polyesterharzen über Vinylesterharze und Epoxydharze bis zu speziellen Hybridharzen verschiedenartige Harzsysteme eingesetzt werden.
Als Verstärkungsmaterial eignen sich vorwiegend Rovings (was sind Rovings?) (aber auch Gewebe, Matten oder Vliese) aus Glas- und Kohlenstofffasern.


Die Pullwinding-Technologie unterscheidet sich von der herkömmlichen Pultrusion durch die Art und Weise, wie die Fasern innerhalb des Produkts eingebracht werden. Beim Pullwinding werden zusätzlich Verstärkungsfasern durch rotierende Wickeleinrichtungen eingebracht. Dadurch wird die Torsionssteifigkeit und die Druckfestigkeit senkrecht zur Oberfläche des Halbzeugs deutlich erhöht.


Strangziehverfahren.png

(Beschreibung: Veranschaulichung Strangziehverfahren Zeichner: S. Demière Datum:17.11.2005)

Weitere Links: Strangziehen


Bearbeiten von Halbzeugen

CFK-Halbzeuge, also z.B. Profile und Rohre, lassen sich spanabhebend bearbeiten. Häufig wird nur abgelängt und schon mit einfachem Werkzeug lässt sich ein perfekter Schnitt machen.

Zum Ablängen benötigt man lediglich Bleistift, Maßstab, Kreppband, eine Metallsäge und feine Feilen.

  1. Kreppband dort aufkleben, wo das Material geschnitten werden soll. Dadurch werden unnötige Kratzer vermieden und man kann leichter markieren.
  2. Wenn die gewünschte Länge ermittelt wurde, markieren Sie das Rohr mit dem Bleistift.
  3. Beim Sägen nicht zuviel Druck ausüben, speziell Rohre sind empfindlich.
  4. Eventuell mit ca.1 mm Übermaß schneiden, damit Sie beim Schleifen und Feilen etwas "Luft" haben.
  5. Die Schnittkante kann bei Bedarf mit Lacken, Harzen, Sekundenkleber oder Wachs behandelt werden, damit das Material dort keine Feuchtigkeit aufnimmt.


Kohlerohre (CFK-Rohre)

Die gewickelten Kohlerohre von R&G werden in einem aufwendigen, mehrlagigen Verbund aus Kohlegewebe an der Oberfläche sowie unidirektionalem Kohlegelege und biaxial angeordneten Kohlefasern hergestellt. Solche Rohre sind in hohem Maße biege- und torsionsfest.


Schematischer Aufbau der gewickelten Kohlerohre:

VEC-Rohr gewickelt.jpg



Youtube-logo.jpg

Dieses Video zeigt die Vor- und Nachteile der Hochmodul-Kohlefaser (HM) und normaler hochfester Kohlefaser (HT). Sehr gut dargestellt ist der Zusammenhang von hoher Steifigkeit und geringer Bruchdehnung bei HM-Fasern im Vergleich zu der weniger steifen, aber elastischeren HT-Faser.


Festigkeitswerte DPP-Kohlefaserstäbe, Kohlefaserrohre, Kohlefaserprofile

DPP material properties.png


Detaillierte Informationen und Angaben zu den Toleranzen von DPP-Produkten finden Sie hier.

Anwendungsbeispiele

CFK-Rohrholm bei einer Modelltragfläche

Rohrholm.jpg


Hochbelastbare Strukturverklebung

CFK-Gittermast aus VEC™ CFK-Rundrohr HM gewickelt (3k), verklebt mit Elan-tech® ADH 891.892.

CFK-Gittermast 1.jpg