Kohlefaser - Carbon

Warum Kohlefasern in leichtbau Verbundwerkstoffe eingesetzt werden:

Ein Kohlenstoff-Garn ist eine Komposition aus Tausend(e) extrem dünne Carbonfasern. Diese Fasern haben eine typische Dicke von etwa 5 bis 10 µm. Kohlefasern bestehen aus Acrylfasern, die durch Pyrolyse bei Temperaturen bis zu 3000 °C verkohlt sind. Kohlenstoff-fasern bestehen aus länglichen Kohlenstoff Kristalle, die parallel zur Faser Achse ausgerichtet sind. Eine Carbon-faser zeichnet sich durch eine sehr kleine Bruchdehnung aus (in der Regel 1,5% – 2,5%). Tausende von Carbonfasern werden kombiniert um ein Garn zu bilden, das in verschiedenen Stoffsubstrate verarbeitet werden kann: - Breitgewebe und gewebte Bänder (Carbongewebe und Carbon tape), - Multi-Layer (Non Crimp) Gelege und Gelegebänder, Geflechten - Kohlenstoff Vlies, - besondere Gewebemuster (Design Geweben) wie Diamant, Fischgrat, Satin, mehr Linien etc.

Diese Kohlefasergeweben werden als Verstärkungsmaterial in Kombination mit einem Kunstharz für die Herstellung von sehr starken und leichten Verbundwerkstoffen verwendet, auch genannt Kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK). Kohlenstoff-fasern, die eingesetzt werden in allen Arten von Verstärkungen werden oft eingesetzt als Verbundbau Maschinenteile: geringes Gewicht und dabei sehr stark. Besonders ideal für die Serienfertigung in allen Arten von normalen Produktionsprozessen wie: - Hand Lay-up, - Resin Transfer Molding, - Harz-Injektion usw. Die schwarze Farbe und der Glanz der Kohlefaser zusammen mit das Gewebe-Oberfläche-Muster verleiht die Produkte seine sehr angesehene Optik. Wichtige Eigenschaften von Carbon-composite-Materialien sind: - sie oxidieren nicht unter dem Einfluss von Wasser und Sauerstoff, - sie haben eine viel geringere Dichte als Stahl, - hohe Zugfestigkeit, - hohe Steifigkeit (Modul) - hohe Temperaturbeständigkeit, – sie sind elektrisch leitend und haben einen niedrigen Ausdehnungskoeffizient. Diese Eigenschaften machen Kohlefaser-Verbundwerkstoffen sehr gut geeignet für Anwendungen wo geringes Gewicht, hohe Festigkeit und hohe Steifigkeit erforderlich sind.

Kohlefaser-Teile sind in verschiedenen strukturelle und nicht-strukturelle Produkte und Anwendungen einsetzbar:

  • Luftfahrt (Privatflugzeuge, kommerzielle Flugzeuge)
  • Automobilindustrie; Formel 1 und Rallye-Auto-Teile
  • Yachtbau, Kanus, Surfbretter, skis
  • Sportartikel, Carbon-Bikes, Hockeyschläger, Golfschläger, Motorrad Teile
  • Orthopäedische Teile, Rollstühle

Quelle: Wikipedia, The Free Encyclopedia

carbon fabric tapes bi-directional and uni-directional

Kohlenstoff-Bänder sind Bandmaterialien mit normalerweise weniger als 300 mm Breite. Diese Carbon Bänder können gewebt oder geflochten sein oder aus Breitmaterialien in Bänder zuruck geschnitten werden. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Kohlenstoff Band Materialien: Uni-direktional (UD) Bänder und Bi-Direktional (BD) Bänder. Uni-direktionale Carbon Bänder bestehen aus lange in Längsrichtung orientierte Kohlenstoff Faser Bündel, die durch ein dünnes Garn, meist E-Glas oder Polyester in Querrichtung zusammengehalten werden. Eine Bi-direktionale Carbon Band hat auch die Kohlenstoff - Bündel in Längsrichtung, aber jetzt zusammen gehalten mit einem dickeren Kohlenstoff Garn. Carbon Bandmaterialien werden eingesetzt um bestimmte Stellen eines Produkts zu verstärken in die Kraftrichtung die benötigt wird. Unsere Kohlefaser Bandgewebe sins erhaeltlich als bi-direktional (BD) Band in 200, 250, 370 and 525 g/m2 und als uni-direktional (UD) Band in 125, 220, 250, 300, 330, 340 und 380 g/m2. Die Gewebebandbreite geht von 10, 25, 30, 40, 50, 65, 75, 100 bis zu 150 mm.

Kohlefaser Bandgewebe dient normalerweise für Umwickelung von Röhre und um Konstruktionen an Nähte und Kanten zu verfestigen.

Kohlefaser Bandmaterialien können angewendet werden für Konstruktionsteile, Sportgeräte, Bootsbau, Modellbau und Kfz-Teile.

carbon PREPREG materials

Kohlefaser oder Carbon Prepreg ist ein gebräuchlicher Begriff für ein Armierungsgewebe, das mit einem Harzsystem vorimpregniert ist und zwischen eine obere und untere Schutzfolie gelegt ist. Dieses Harzsystem (in der Regel Epoxy) enthält alle Komponenten, um das Prepreg aus zu härten. Ein Prepreg-Material kann direkt in die Form eingebracht werden ohne Zusatz von extra Flüssigharz. Um das Laminat aus zu härten, ist es notwendig eine Kombination von Druck und Hitze zu verwenden.

Vorteile der Kohlefaser oder Carbon Prepreg-Materialien im Vergleich zu einem Hand-Lay-up-System sind:

  • Prepreg Material sorgt für maximale Festigkeit durch das kontrollierte Harz-Verhältnis.
  • hohe Gleichmäßigkeit und Wiederholgenauigkeit. Variation im Prozessgang wird auf ein sehr niedriges Niveau gesenkt.
  • weniger Verschmutzung und weniger Abfall: keine flüssige Harze werden verwendet.
  • schnellere Aushärtung: nach Abschluss der benötigte Aufheizkurve ist das Produkt Einsatzbereit.
  • schönere Produkte: weniger Luftblasen,  weniger Gewebe Verzerrung und einfacher um eine glatte, glänzende Oberfläche zu erreichen.

Nachteile der Verwendung von Kohlefaser oder Carbon Prepreg-Material sind:

  • Kosten: Prepregs sind teurer als alle materialien beim Hand Auflegeverfahren zusammen.
  • Haltbarkeit: Prepregs können am besten bei niedrigen Temperaturen gehalten werden. Einige Prepregs können etwa 1 Jahr bei Raumtemperatur verbleiben. Aber Einfrieren bei – 18 °C wird die Haltbarkeit stark zu erhöhen.
  • Die benötigte Wärme (und Druck) beim aushärten: es muss mindestens eine kontrollierte Wärmequelle und Vakuum benutzt werden. Einige Hersteller verwenden auch ein Autoklave.

Typische Anwendungen von Kohlefaser oder Carbon Prepreg findet man in der Luft- und Raumfahrt, Sportartikel, Druckbehälter und kommerzielle Produkte.

Unsere Kohlefaser oder Carbon Prepregs sind erhältlich in einer Vielzahl von Geweben (90 bis 600 g/m2), Leinwand- und Köper Bindung und in einer Vielzahl von Harz Systemen je nach dem gewünschten Verwendung des Produkts.

carbon multiaxial fabric

Kohlefaser oder Carbon Multiaxiale Verstärkungen sind Geweben bestehend aus zwei oder mehr parallel ausgerichteten Schichten von Carbon Rovings oder Garne: so entsteht ein perfektes Verstärkungsmaterial. In jeder Schicht verlaufen die Kohlefasern in einer anderen Achsrichtung und deshalb wird das Gewebe "Multi axial" genannt. Abhängig von der Anzahl der Schichten und die unterschiedlichen Faserausrichtungen, kann eine unidirektionale (UD), Bi-axiale (Biax), Tri-axiale oder eine Quadri-axiale Komposition vorgenommen werden um einem Non-Crimp-Fabric (NCF) zu bilden.

Die verschiedenen Schichten werden zusammen genäht durch ein Thermoplast (TP) Garn (meist Polyester). Hierdurch vermeidet man Biegungen in den Fasern. Dies ermöglicht das die Eigenschaften der Carbonfaser in vollem Umfang verwendet werden konnen, wobei die Festigkeit und Steifigkeit des fertigen Laminats optimal ist.

Die Nähfaden erleichtern auch den Umgang mit dem Material, weil es Ausfransen usw. beim Schneiden im Gewebe verhindert. Die parallel verlaufende Carbonfasern in das Multiaxial Gewebe werden vom Harzsystem sehr gut imprägniert und vollständig befeuchtet, perfekt für Infusion und alle geschlossenen Form Prozesse. Der Nähfaden hilft die Verbreitung von Harz vertikal durch die Schichten (in Z-Richtung). Multiaxial Carbon Verstärkungen werden verwendet, wo die höchste Festigkeit, Steifigkeit und Druckfestigkeit bei minimalem Durchdruck benötigt ist.

Die multiaxiale Carbongewebe eignen sich für alle normale Prozesse wie Handlaminieren, RTM, Pultrusion, Infusion und Vakuum.

Typische Anwendungen: Produkte für Luft-und Raumfahrt, Militär, Bau und Medizintechnik, Schiffbau, Sport-Materialien und Automotive.

pultrusion profiles in all kinds of shapes

Pultrusion (Strangziehen) ist ein Serienproduktionsprozess, mit dem allerhand Profile aus faserverstärkten Kunststoffen hergestellt werden können. Das Pultrusionsverfahren weist große Übereinstimmungen mit der Extrusion (Strangpressen) von beispielsweise Aluminium und thermoplastischen Kunststoffen auf. Anstatt des Pressens von plastischem Material durch eine Matrize werden bei der Pultrusion jedoch Endlosfasern von Rollen gezogen und mit einem Matrixmaterial (meist einem thermisch härtenden Harz wie Epoxidharz) versehen. Anschließend werden sie durch ein erhitztes Ziehwerkzeug gezogen, das die Form des Profils bestimmt. Im Ziehwerkzeug findet die Polymerisation des Harzes statt, wodurch ein steifes Profil mit einem der Öffnung im Ziehwerkzeug (Matrize) entsprechenden Querschnitt und einer theoretisch endlosen Länge entsteht.

Compositesplaza BV hat eine Standard Kollektion von CFK-Rundstäbe, Rundrohre und Rechteckstäbe fuer viele Anwendungen. Wenn ihr spezifisches Profil nicht in unsere Kollektion ist, dann bitte lassen sie es uns wissen weil wir fast jedes Profil liefern koennen. 

woven carbon fabrics

Klassische Kohlefaser Gewebe haben hohe Zugfestigkeit, hohe Steifigkeit (Elastizitätsmodul), geringes Gewicht, gute elektrische Leitfähigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und geringe Wärmeausdehnung. Diese unübertroffenen Eigenschaften haben Carbon Gewebe zu ein weit verbreitete Favorit in die heutige Verbundwerkstoffe Industrie gemacht. Kohlenstoff Gewebe in Kombination mit einer Harzmatrix, oft Epoxidharz, können in einer Vielzahl von Produkten angewendet werden, wobei es auf geringes Gewicht in Kombination mit hoher Festigkeit und Steifigkeit ankommt. Compositesplaza Kohlenstoffgewebe gibt es in Toray Kohlefaser und Aksaca Industrie-Carbon-Faser, in verschiedene Bindungsarten (Leinen und Köper), viele verschiedene Flächengewichte von 60 g/m2 bis 600 g/m2 und ist in breiten von 100, 120, 128 und 154 cm erhältlich. Gewebt aus Kohlefaser von 1K bis 24K. Neben die standard Gewebe haben wir in unserer Kollektion auch eine Reihe von Spezialitäten, die so genannte Design Gewebe mit Muster wie Diamant, Fishgrat und diagonale Linien.

Unter verwendung von modernen high-Speed-Webstühle werden unsere Kohlefasergewebe gefertigt in den am häufigsten verwendete Köper- und Leinwandbindung. Die Leinwandbindung gibt ein ausgewogenes carbon Gewebe wo die eins-unter-einem-über Technik verwendet wird um ein dichteres Gewebe zu bekommen das stabiler zu verarbeiten ist und weniger anfällig für Ausfransen, ohne Verzerrung oder Beschädigung des Gewebes. Twill oder Köper ist ein Bindungsmuster wobei das Kohlefasergewebe parallele Diagonalrippen aufzeigt. Dies gibt die beliebte Abzeignung mit diagonalen Linien in Kohlefaser-Produkte. Die Köper-Bindungsart hat eine mehr lose Konstruktion, macht das Gewebe leichter "formbar" aber mehr anfällig für Verformung und ausfransen. Die Leinwandbindung eignet sich mehr für flache und einfache Produkte und Werkzeuge. Die Köperbindung eignet sich eher für komplex geformte Produkte und Formen.

Unsere Carbongeweben können eingesetzt werden in allen gängigen Arten von in der Verbundwerkstoffe Industrie eingesetzte Produktionsprozesse wie hand-Lay-up, Resin Transfer Molding, Vakuum Infusion usw.

Kohlefaser Gewebe von Compositesplaza werden in den folgenden Anwendungen eingesetzt: Modellbau, Yacht- und Bootsbau, Automotive (Autoteile),  Sportsware,  orthopädische Teile, Luftfahrtteile,  industrielle Produkte, Luxusartikel und Schmuck, Motorsport Teile.