Faserbasierte

Faserbasierte Materialien, auch als faserverstärkte Werkstoffe bezeichnet, sind Materialien, bei denen Fasern die Verstärkungsphase bilden, die von einer Matrix zusammengehalten wird. Die Fasern können natürlich sein, wie Flachs, Hanf, Jute oder Sisal, oder synthetisch, etwa Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern. In der Praxis werden Fasern oft mit Harz- oder Keramikmatrizes kombiniert, wodurch Verbundwerkstoffe entstehen, die hohe Festigkeit und Steifigkeit bei vergleichsweise geringem Gewicht bieten.

Typische Herstellungsverfahren umfassen Laminieren, Pultrusion, Filament-Winding sowie textile Verarbeitungen wie Weben, Stricken oder Gewebestrukturen. Daraus entstehen faserverstärkte Kunststoffe (FKW), keramisch verstärkte Werkstoffe oder faserverstärkte Metalle. Naturfasern zeichnen sich durch Erneuerbarkeit, geringere Kosten und gute Dämpfung aus, weisen jedoch oft höhere Feuchtigkeitsaufnahme, größere Materialvariabilität und geringere Temperaturstabilität auf. Synthetische Fasern liefern konstantere Eigenschaften, bessere mechanische Werte und Wärmebeständigkeit, sind aber teurer und energieintensiver in Herstellung und Verarbeitung.

Anwendungen finden sich im Leichtbau der Automobil- und Luftfahrtindustrie, in Windkraftanlagen, im Bauwesen, in Sport- und Freizeitgeräten sowie in elektronischen Gehäusen. Zu den Vorteilen zählen ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, gute Ermüdungsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit; Nachteile umfassen Kosten, Verarbeitungskomplexität und Entsorgungsprobleme von Verbundwerkstoffen. Umweltaspekte umfassen das Potenzial zur Gewichtseinsparung und Emissionsreduktion, doch Recycling und End-of-Life bleiben zentrale Herausforderungen. Forschungsfelder zielen auf bessere Faser-Matrix-Adhäsion, hybride Verbundkonzepte, neue Matrixsysteme (auch biobasiert) sowie effizientere Herstellungsverfahren ab.