CFK – maximale Steifigkeit bei minimalem Gewicht
Was ist CFK?
CFK steht für carbonfaserverstärkter Kunststoff – ein Verbundwerkstoff, der aus Kohlenstofffasern (Carbonfasern) und einer Kunststoffmatrix (meist Epoxidharz oder Thermoplaste) besteht. CFK zeichnet sich durch ein außergewöhnlich hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, exzellente Steifigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus und wird überall dort eingesetzt, wo maximale Steifigkeit bei minimalem Gewicht erforderlich ist. Damit bietet CFK in Kunststoff-Verbundteilen eine leichtere und kostengünstigere Alternative zu Gummi-Metall-Verbindungen.
Welche Eigenschaften hat CFK?
CFK besteht aus zwei Komponenten:
- Carbonfasern – tragen die mechanische Last, extrem zugfest, nicht korrodierend
- Matrixmaterial – z.B. Epoxidharz oder Thermoplaste, verbindet die Fasern und formt den Bauteil
Kernmerkmale von CFK:
- Sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht
- Ermüdungs- und alterungsbeständig
- Korrosions- und chemikalienresistent
- Geringe Wärmeausdehnung
- Elektrisch leitfähig (je nach Faserausrichtung)
- CFK ist anisotrop – seine Festigkeit hängt stark von der Ausrichtung der Fasern ab. Die Bauteilkonstruktion und Faserrichtung muss gezielt auf den Kraftfluss abgestimmt sein
Was sind die Anwendungsmöglichkeiten von CFK?
CFK wird eingesetzt, wenn herkömmliche Werkstoffe wie Stahl oder Aluminium zu schwer oder zu wenig steif sind:
- Luft- und Raumfahrttechnik z.B. Tragflächen, Strukturbauteile
- Automobilindustrie z.B. Monocoques, Karosserieteile, Fahrwerksteile
- Sportgeräte z.B. Fahrräder, Tennisschläger, Skier
- Medizintechnik z.B. Prothesen, orthopädische Elemente
- Industrietechnik z.B. Roboterarme, Werkzeugträger, CFK-Wellen
Die Herstellung erfolgt häufig durch Faserverbundtechnologien wie Prepreg-Autoklav-Verfahren, Wickeltechnik, RTM (Resin Transfer Molding) oder Pultrusion.
