Verbundwerkstoff
Verbundwerkstoff, auch als Verbundmaterial bekannt, ist ein Werkstoffsystem, das aus einer Matrix und einer oder mehreren Verstärkungen besteht. Die Matrix bindet die Verstärkung, verteilt Lasten und schützt vor Umwelteinflüssen; die Verstärkung erhöht Festigkeit, Steifigkeit und oft Temperatur- oder Verschleißeigenschaften. Typische Verstärkungen sind Glas-, Kohle- oder Aramidfasern; Matrixmaterialien umfassen Thermoplaste, Thermosets oder Metall. Dadurch entstehen Eigenschaften, die die einzelnen Komponenten allein nicht erreichen; häufig zeigen Verbundwerkstoffe ein hohes Festigkeits-zu-Gewicht-Verhältnis, gute Ermüdungs- und Korrosionsbeständigkeit sowie gesteigerte Formstabilität. Die Materialien sind oft anisotrop, abhängig von der Orientierung der Verstärkung.
Unterteilung: Faserverbundstoffe (GFK, CFK, AFK), Partikelverbundstoffe (Keramik- oder Metallmatrix mit feinen Partikeln) und Schaumverbundstoffe, die poröse
Herstellung erfolgt durch Laminieren, Filament-Winding, Prepreg-Verfahren, Infiltration (RTM, Vakuuminfiltration) und Gießen bei Metall- oder Reaktionsprozessen. Thermoplastische
Anwendungen umfassen Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Windkraft, Bauwesen, Sportgeräte und Elektronikgehäuse. Vorteile sind geringes Gewicht, hohe
Umweltaspekte: Wegen Recyclingherausforderungen werden Ansätze wie mechanische, chemische oder thermische Recyclingwege sowie die Entwicklung von leichter