FaserMatrixVerbund

FaserMatrixVerbundstoffe sind Werkstoffe, die aus einer Verstärkung aus Fasern in einer umgebenden Matrix bestehen. Typisch werden Fasern wie Glas, Kohlenstoff oder Aramid in eine Matrix eingebettet, wodurch sich die Eigenschaften aus Festigkeit, Steifigkeit und Formstabilität deutlich verbessern.

Die Matrix kann polymerisch (z. B. Epoxidharz, Vinylester, Polyester als Thermosets; Thermoplaste wie PEEK oder Polypropylen), keramisch oder metallisch sein. Polymermatrices dominieren wegen ihrer Verarbeitbarkeit, keramische Matrizen finden sich in hitzestabilen Anwendungen, Metallmatrizen in bestimmten Leichtbaustrukturen.

Verstärkungsfasern liefern die Hauptfestigkeit. GfK (Glasfaser), CFK (Kohlefaser) und Aramidfasern sind verbreitet. Die Faserorientierung, Gewebeart und Faserqualität bestimmen die mechanischen Eigenschaften stark und führen zu anisotropen Verhalten.

Herstellungsverfahren reichen vom einfachen Laminataufbau über Prepreg-Technik bis hin zu Resin-Transfer-Molding (RTM), Vakuuminfusion und Autoklav-Verfahren. Thermosets erfordern Aushärtung bei erhöhten Temperaturen; Thermoplaste ermöglichen Thermoformung und Recycling.

FaserMatrixVerbundstoffe zeichnen sich durch hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit, geringe Dichte, gute Ermüdungs- und Korrosionsbeständigkeit aus. Nachteile sind Kosten, komplexe Verarbeitung, Reparatur- und Recyclingherausforderungen sowie temperaturabhängige Leistungsgrenzen.

Anwendungsbereiche umfassen Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Windkraft, Sport- und Freizeitgeräte sowie Bau- und Maschinenbau.

Umweltaspekte betreffen Entsorgung und Recycling; Thermoset-Verbunde sind schwer zu recyceln, während Thermoplaste besser recycelbar sein können. Forschung zielt auf recyclingfähige Matrizes und verbesserte Lebenszyklusanalysen ab.