Faserverbundbau

Der Begriff Faserverbundbau bezeichnet die Herstellung und den Einsatz von Bauteilen, die aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen bestehen. In der Regel handelt es sich um eine Faser als Festigkeitsträger in einer Polymermatrix; gängige Faserstoffe sind Kohlenstofffasern (CFRP), Glasfasern (GFRP) und Aramidfasern. Die Matrixsysteme reichen von duroplastischen Epoxidharzen über Polyester- und Vinylesterharze bis hin zu Thermoplasten.

Die Kombination aus hoher Zugfestigkeit, Steifigkeit und geringem Gewicht führt zu hervorragenden Last- und Effizienzparametern bei Bauteilen. Verbundwerkstoffe bieten oft gute Ermüdungs- und Korrosionsbeständigkeiten sowie Form- und Designflexibilität. Nachteile sind der höhere Material- und Prozessaufwand, Kosten, eingeschränkte Temperaturstabilität bei Thermosets sowie eine teils komplizierte Schadenserkennung und Reparatur.

Faserverbundbauteile entstehen überwiegend durch Laminatkonzepte oder Sandwichstrukturen. Typische Herstellungsverfahren umfassen Hand-Lay-Up, Vacuum-Assisted Resin Transfer Molding (VARTM), Autoklavverarbeitung, automatisierte Faserverlegung (AFP/ATL), Filament-Winding und Pultrusion.

Anwendungen finden sich in der Luftfahrt, im Automobilbau, in der Windenergie, im Schiffbau, im Bauwesen (Brückenkomponenten) sowie in Sport- und Freizeitgeräten. Durch das Design lassen sich komplexe Geometrien und integrale Funktionen realisieren.

Vorteile gegenüber konventionellen Werkstoffen sind hohe Festigkeit und Steifigkeit pro Gewicht, gute Ermüdungsresistenz und Korrosionsschutz. Nachteile umfassen Kosten, Reparaturaufwand, Recyclingprobleme großer Thermoset-Verbundstrukturen, begrenzte Temperaturbeständigkeit und anisotrope Eigenschaften.

Umweltaspekte: Thermoplastische Verbundwerkstoffe bieten bessere Recyclingmöglichkeiten, jedoch erfordern Verbundbauteile spezialisierte Entsorgung. Normung und Qualitätssicherung erfolgen nach internationalen Standards (ISO, ASTM, EN) mit zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfungen.