FVK-Halbzeuge

Faserverstärkte Kunststoffe wie Carbon (CFK) und Glasfaser (GFK) bieten hervorragende Eigenschaften, die sie in einer Vielzahl von Branchen unverzichtbar machen. Diese Materialien, die in Form von Stäben, Rohren und Profilen angeboten werden, finden Anwendung in Bereichen wie Flugzeugbau, Maschinenbau, Medizintechnik, Fahrzeugbau sowie Sportindustrie und Modellbau. Besonders hervorzuheben ist ihre hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht, was sie ideal für hochbelastete Strukturen macht.

Die Herstellung dieser Halbzeuge erfolgt häufig durch das Strangziehverfahren (Pultrusion), bei dem Verstärkungsfasern mit Harz getränkt und in einem Werkzeug zu kontinuierlichen Profilen gezogen werden. Eine weiterentwickelte Technik ist das Pullwinding, bei dem zusätzlich rotierende Wickeleinrichtungen eingesetzt werden, um die Torsionsteifigkeit zu erhöhen.

Carbon (CFK)-Materialien lassen sich leicht bearbeiten, beispielsweise durch Sägen, Schleifen, bohren und fräsen, um maßgeschneiderte Lösungen zu schaffen.

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Carbon-Stäbe (CFK-Stäbe), Carbon-Rohre (CFK-Rohre), Carbon-Profile (CFK-Profile), Glasfaser-Stäbe (GFK-Stäbe), Glasfaser-Rohre (GFK-Rohre)
=== Carbon (CFK) und Glasfaser (GFK)-Stäbe / Rohre im Shop

Carbon-Platten (CFK) im Shop

Glasfaser-Platten (GFK) im Shop

Verwendung von Halbzeugen aus faserverstärkten Kunststoffen: Flugzeugbau, Maschinenbau, Medizintechnik, Messtechnik, Robotik, Fahrzeugbau und -tuning, Modellbau, Sportindustrie, Drachenbau, Uhrenherstellung (Gehäuse, Ziffernblätter).

 

Das Strangziehverfahren (oder Pultrusionsverfahren)

Das Strangziehverfahren, auch Pultrusionsverfahren genannt, 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.
 

Foto 1: DITV Denkendorf

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.

 

Carbon-Pultrusion (Foto 2: DITV Denkendorf)

 

Glas-Flecht-Pultrusion (Foto 3: DITV Denkendorf)

Fotos 1-3 mit freundlicher Genehmigung von Prof. Dr.-Ing. Markus Milwich DITV Denkendorf und Hochschule Reutlingen LFZ / IMAT

 

Pullwinding

Die Pullwinding-Technologie (auch alternativ Pulwinding geschrieben) 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.

 

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

Weitere Links: Strangziehen

 

Gewickelte Halbzeuge

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:

 

 

Zerstörende Prüfung eines Kohlefaserrohres 

Durch das Abbrennen der Matrix wird die Faserverstärkung freigelegt. Dadurch lässt sich feststellen, in welcher Menge und mit welchem Verlauf die Kohlefaser verarbeitet ist.

Video hier

 

Bearbeiten von Halbzeugen

Halbzeuge aus faserverstärkten Kunststoffen, also z.B. Stäbe, Rohre und Profile, 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.

 

 

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

 

Anwendungsbeispiele

CFK-Rohrholm bei einer Modelltragfläche

 

Hochbelastbare Strukturverklebung

CFK-Gittermast aus Hochmodul CFK-Rundrohr gewickelt, Leinwand (3k), verklebt mit Elan-tech® ADH 891.892.

 

=== Teleskopstangen
Teleskopstäbe
Teleskoprohr ===

aus CFK (Kohlefaser - Carbon) und GFK (Glasfaser)

R&G liefert mehrere Varianten:

1. Transportable, ausziehbare Teleskopstangen mit niedrigem Gewicht und hoher Festigkeit und Steifigkeit
2. Teleskopierbare, zylindrische Rohre
3. Stecksystem aus Hülse und Rohr

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