Faserkomponenten

Faserkomponenten sind die faserförmigen Verstärkungselemente in Verbundwerkstoffen. In einem Verbundwerkstoff werden sie mit einer Matrix aus Polymer, Metall oder Keramik kombiniert, um Eigenschaften wie hohe Festigkeit, Steifigkeit und geringes Gewicht zu realisieren. Die Faser übernimmt den Lasttrag, während die Matrix den Raumkollaps verhindert und die Formstabilität unterstützt.

Zu den häufigsten Faserkomponenten gehören Glasfasern, Kohlefaser (Carbonglasfasern), Aramidfasern sowie Naturfasern wie Flachs, Hanf oder Jute. Glas- und Kohlefasern bieten hohe Festigkeiten und Moduli, Aramidfasern zeichnen sich durch gute Schlagzähigkeit aus, während Naturfasern oft kostengünstig und nachhaltiger sind, aber teils größere Variationen in Qualität und Leistung zeigen. Faserkomponenten liegen in unterschiedlichen Formen vor: kontinuierliche Faserstränge, unidirektional ausgerichtete Verbünde, gewebte oder non-woven Gewebe sowie kurze, körnige Fasern.

Die Eigenschaften der Faserkomponenten hängen stark von Materialwahl, Durchmesser, Orientierung und dem Faser-zu-Matrix-Übergang ab. Die Oberflächenbehandlung oder das sogenannte Sizing verbessert die Haftung zwischen Faser und Matrix und beeinflusst so die Lastübertragung und Ermüdungsfestigkeit des Verbunds. Die Faserorientierung bestimmt die anisotropen Eigenschaften des Materials; typischerweise wird die Faserausrichtung so gewählt, dass Lastpfade effizient übertragen werden.

Anwendungen finden sich in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Sportgeräte und Windkraft. Wichtige Designaspekte sind Gewicht, Kosten, Umweltbeständigkeit und Recyclingfähigkeit der Faserkomponenten.