Was ist Kohlefaser?

Ein Leitfaden für Anfänger zum leichten Verbundwerkstoff

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Kohlefaser ist genau das, wonach es sich anhört – Faser aus Kohlenstoff . Aber diese Fasern sind nur eine Basis. Was allgemein als Kohlefaser bezeichnet wird, ist ein Material, das aus sehr dünnen Filamenten aus Kohlenstoffatomen besteht. Beim Zusammenbinden mit Kunststoffpolymerharz durch Wärme, Druck oder im Vakuum a Verbundwerkstoff gebildet, das sowohl stark als auch leicht ist.

Ähnlich wie Stoff, Biberdämme oder ein Rattanstuhl liegt die Stärke der Kohlefaser im Gewebe. Je komplexer das Gewebe, desto haltbarer ist der Verbundwerkstoff. Es ist hilfreich, sich ein Drahtsieb vorzustellen, das mit einem anderen Sieb in einem Winkel und einem anderen in einem leicht anderen Winkel usw. verwoben ist, wobei jeder Draht in jedem Sieb aus Kohlefasersträngen besteht. Stellen Sie sich nun dieses Siebgewebe vor, das mit flüssigem Kunststoff getränkt und dann gepresst oder erhitzt wird, bis das Material miteinander verschmilzt. Der Winkel der Webart sowie die Harz zusammen mit der Faser verwendet wird, bestimmt die Festigkeit des gesamten Verbundstoffs. Das Harz ist am häufigsten Epoxid, kann aber auch Thermoplast, Polyurethan, Vinylester oder Polyester.

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Alternativ kann eine Form gegossen und die Kohlefasern darüber aufgebracht werden. Das Kohlefaser-Verbundwerkstoff wird dann aushärten gelassen, häufig durch ein Vakuumverfahren. Bei diesem Verfahren wird die Form verwendet, um die gewünschte Form zu erreichen. Diese Technik wird für unkomplizierte Formulare bevorzugt, die auf Abruf benötigt werden.

Kohlefasermaterial hat ein breites Anwendungsspektrum, da es mit verschiedenen Dichten in unbegrenzten Formen und Größen geformt werden kann. Kohlenstofffasern werden häufig zu Schläuchen, Stoffen und Stoffen geformt und können kundenspezifisch zu einer beliebigen Anzahl von Verbundteilen und -stücken geformt werden.

Häufige Verwendung von Kohlefaser

• High-End-Automobilkomponenten
• Fahrradrahmen
• Angeln
• Schuhsohlen
• Baseball Schläger
• Schutzhüllen für Laptops und iPhones

Das Hypercar Apollo IE. Martin Lucy/Getty Images

Weitere exotische Anwendungen finden Sie in:

• Luft- und Raumfahrtindustrie
• Öl-und Gasindustrie
• Unbemannte Luftfahrzeuge
• Satelliten
• Formel-1-Rennwagen

Einige würden jedoch argumentieren, dass die Möglichkeiten für Kohlefaser nur durch die Nachfrage und die Vorstellungskraft des Herstellers begrenzt sind. Jetzt ist es sogar üblich, Kohlefaser zu finden in:

• Musikinstrumente
• Möbel
• Kunst
• Strukturelemente von Gebäuden
• Brücken
• Rotorblätter von Windkraftanlagen

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Wenn man sagen könnte, dass Kohlefaser irgendwelche Nachteile hat, wäre es so Produktionskosten . Kohlefaser lässt sich nicht einfach in Massenproduktion herstellen und ist daher sehr teuer. Ein Kohlefaser-Fahrrad wird leicht Tausende von Dollar kosten, und seine Verwendung in der Automobilindustrie ist immer noch auf exotische Rennwagen beschränkt. Kohlefaser ist in diesen Artikeln beliebt, andere sind aufgrund ihres Gewichts-Festigkeits-Verhältnisses und ihrer Flammbeständigkeit so sehr beliebt, dass es einen Markt für Kunststoffe gibt, die wie Kohlefaser aussehen. Allerdings sind Nachahmungen oft nur teilweise aus Kohlefaser oder einfach aus Kunststoff hergestellt, um wie Kohlefaser auszusehen. Dies tritt häufig bei After-Market-Schutzgehäusen für Computer und andere kleine Unterhaltungselektronik auf.

Der Vorteil ist, dass Kohlefaserteile und -produkte, wenn sie nicht beschädigt werden, fast buchstäblich ewig halten. Dies macht sie zu einer guten Investition für die Verbraucher und hält Produkte im Umlauf. Wenn ein Verbraucher beispielsweise nicht bereit ist, für einen Satz nagelneuer Kohlefaser-Golfschläger zu bezahlen, besteht die Möglichkeit, dass diese Schläger auf dem Zweitmarkt für gebrauchte Golfschläger auftauchen.

Kohlefaser wird oft mit verwechselt Glasfaser , und obwohl es Ähnlichkeiten in der Herstellung und einige Überschneidungen bei Endprodukten wie Möbeln und Automobilformteilen gibt, sind sie unterschiedlich. Glasfaser ist einPolymerdas mit gewebten Strängen aus Quarzglas statt mit Kohlenstoff verstärkt ist. Kohlefaserverbundwerkstoffe sind fester, während Glasfaser flexibler ist. Und beide haben verschiedene chemische Zusammensetzungen, die sie für verschiedene Anwendungen besser geeignet machen.

Das Recycling von Kohlefaser ist sehr schwierig. Das einzige verfügbare Verfahren für ein vollständiges Recycling ist ein Prozess namens thermische Depolymerisation, bei dem das Kohlefaserprodukt in einer sauerstofffreien Kammer überhitzt wird. Der freigesetzte Kohlenstoff kann dann gesichert und wiederverwendet werden, und das verwendete Verbindungs- oder Verstärkungsmaterial (Epoxid, Vinyl usw.) wird weggebrannt. Kohlenstofffasern können auch bei niedrigeren Temperaturen manuell zerkleinert werden, aber das resultierende Material wird aufgrund der verkürzten Fasern schwächer und wird daher wahrscheinlich nicht in seiner idealsten Anwendung verwendet. So kann beispielsweise ein großes Rohrstück, das nicht mehr verwendet wird, zerlegt und die restlichen Teile für Computergehäuse, Aktentaschen oder Möbel verwendet werden.

Kohlefaser ist ein unglaublich nützliches Material, das in Verbundwerkstoffen verwendet wird, und es wird weiterhin Marktanteile in der Fertigung gewinnen. Da immer mehr Methoden zur wirtschaftlichen Herstellung von Kohlefaserverbundwerkstoffen entwickelt werden, wird der Preis weiter sinken und mehr Industrien werden von diesem einzigartigen Material profitieren.