Mischwerkstoffen

Mischwerkstoffe, oft Verbundwerkstoffe genannt, bestehen aus mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften, die fest verbunden sind, um bessere Gesamteigenschaften zu erzielen. Typisch ist eine Matrix, die Form und Lastführung übernimmt, und eine Verstärkung, die Festigkeit, Steifigkeit oder Temperaturbeständigkeit erhöht. Matrize kann Polymer, Metall oder Keramik sein; Verstärkungen reichen von Glas- oder Kohlefaser über Partikel bis zu Gewebe- oder Laminatstrukturen.

Zu den wichtigsten Typen gehören faserverstärkte Polymere (FRP), metallisch verstärkte Verbundwerkstoffe (MMC) und keramische Verbundwerkstoffe (CMC). Hybridverbundwerkstoffe kombinieren verschiedene Verstärkungen. Verbundwerkstoffe können als Laminat, disperse Verstärkung oder Faserverbunde aufgebaut sein und zeigen oft anisotrope Eigenschaften.

Herstellung erfolgt durch Laminieren, Prepreg-Technik, RTM/Vakuuminfusion, Spritzgießen oder Pultrusion; MMCs entstehen oft in der Pulver- oder Schmelzmetallurgie, CMCs durch Sinterprozesse oder chemische Abscheidung.

Vorteile sind hohes Festigkeits- und Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis, gute Verschleiß- und Temperaturbeständigkeit sowie Anpassbarkeit über Materialwahl und Orientierung. Anwendungen finden sich in Luftfahrt, Automobilbau, Sportgeräten, Windkraft und Bauwesen. Herausforderungen umfassen Kosten, Reparatur und Recycling, da unterschiedliche Materialien schwer getrennt werden können.

Die Nutzung von Verbundwerkstoffen nahm im 20. Jahrhundert zu, besonders in der Raumfahrt. Internationale Normen und Standards regeln Prüfung, Kennzeichnung und Qualitätssicherung (z. B. ISO/ASTM).