Kompositverarbeitung

Kompositverarbeitung umfasst die Herstellung, Formgebung und Nachbearbeitung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen. Typische Systeme koppeln eine Faserverstärkung wie Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern mit einer Matrix aus Harzen oder Thermoplasten. Ziel ist die Kombination von hohem Festigkeits- und Steifigkeitsniveau bei relativ geringem Gewicht.

Materialbasis: Faserverbundstoffe bestehen aus Verstärkungsfasern, die Last tragen, und einer Matrix, die die Faserbindungen überträgt, Schutz bietet und Formstabilität gewährleistet. Häufige Harze sind Epoxid-, Vinylester- oder Phenolharze; Thermoplaste werden ebenfalls genutzt. Es gibt auch keramische oder metallische Matrixsysteme, die spezifische Temperatur- oder Feuchteigenschaften verlangen.

Verfahren und Prozesse: Typische Herstellungsverfahren umfassen Handlaminieren, Vor- oder Nachlaminieren, Prepreg-Verarbeitung, Vakuuminfusion oder Resin Transfer Molding (RTM), sowie Compression Molding. Für autoklavgehärtete Bauteile werden Druck und Temperatur kontrolliert. Kontinuierliche Bauteile entstehen durch Filament-Winding, Braiding oder Pultrusion.

Prozesskette: Von der Bauteil- und Materialauswahl über Faserorientierung, Schichtaufbau und Harzauswahl bis hin zur Aushärtung, Wärmebehandlung und Nachbearbeitung. Die Qualitätssicherung erfolgt durch zerstörungsfreie Prüfungen wie Ultraschall, Röntgen oder Thermografie.

Eigenschaften und Anwendungen: Verbundwerkstoffe bieten ein hohes Festigkeits-zu-Gewicht-Verhältnis, gute Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit sowie anpassbare Eigenschaften durch Faserorientierung. Nachteile sind Kosten, Komplexität der Fertigung, Reparierbarkeit und Recycling. Einsatzgebiete umfassen Luft- und Raumfahrt, Automotive, Windenergie, Sport- und Freizeitgeräte.

Umweltaspekte: Recycling und Entsorgung von Verbundwerkstoffen stellen Herausforderungen dar. Ansätze umfassen mechanisches Recycling, Pyrolyse sowie chemische Verfahren; Entwicklungen zielen auf verbesserte Wiederverwertung von Harzen und Fasern.