Ich liebe Carbon! Carbon ist ein wundervolles Material! Die Reflektionen, wenn sich die Sonne darin spiegelt, die unglaubliche Tiefe des Glanzes, der technische Look, herrlich! Aber was genau ist Carbon und wie wird ein Bauteil aus diesem Material hergestellt. Achtung: dieser Bericht wird ein bisschen technisch, aber genau deswegen bist Du ja hier.
Carbon ist ein sogenannter Verbundwerkstoff. Er besteht also aus zwei Materialien, die erst miteinander verbunden richtig funktionieren. In diesem Fall sind das ein Gewebe aus Kohlenstofffasern und ein Harz. Warum Kombiniert man zwei Materialien miteinander? Der Zweck ist immer, dass sich die positiven Eigenschaften beider Materialien ergänzen und die negativen ausgleichen, kurz: man will einen besseren Werkstoff erhalten.
Bei Carbon ist es so, dass die Kohlenstofffasern sehr belastbar aber als trockenes Gewebe eben auch weich sind. Das Harz ist eigentlich sehr spröde, würde also schnell brechen. Dafür ist es aber in der Lage die Fasern in Form zu halten und vor Umwelteinflüssen wie Wasser und UV-Strahlung zu schützen. Daraus entsteht eine Kombi, die leicht, steif und sehr belastbar und gar nicht mehr spröde ist.
CFK, Carbon oder Kohlefaser, wie heißt es denn jetzt wirklich?
Leider werden die Begriffe nicht immer richtig verwendet und sorgen so für Verwirrung! Die Bezeichnung ‚Kohlefaser‘ sollte richtigerweise ‚Kohlenstofffaser‘ heißen und steht nur für eine einzelne Faser aus Kohlenstoff, wird aber auch oft als Beschreibung für das trockene, weiche und damit nicht belastbare Gewebe verwendet. Carbon ist eigentlich nur ein anderes Wort für Kohlenstoff, also das chemische Element. Umgangssprachlich wird aber mit der Bezeichnung Carbon meistens das fertige Bauteil aus Kohlenstofffasern gemeint. Korrekt wäre der Begriff CFK. Er steht für ein Kohlenstofffaserverstärktes Kunststoffteil. Und das ist es ja am Ende, was man beschreiben will. Aber da die Bezeichnung CFK im Sprachgebrauch etwas umständlich ist hat sich einfach Kohlefaser-Teil oder Carbon-Teil verbreitet.
Für die Herstellung eines CFK-Teils braucht man Formen. Achtung, jetzt wird’s technisch!
Für die Herstellung eines Carbon-Teils ist es also die Aufgabe das Gewebe in die gewünschte Form zu bringen, mit Harz zu tränken und so zu fixieren bis das Harz ausgehärtet ist. Das Harz ist dabei eine Flüssigkeit, die wiederum aus zwei Komponenten gemischt und damit eine aushärtende Reaktion gestartet wird.
Theoretisch klingt das recht einfach aber in der Praxis ist der Prozess deutlich aufwendiger und vor allem schwieriger. Es gibt verschiedene Wege das Gewebe in der Form zu halten, und je nach Geometrie des Bauteils machen andere Verfahren Sinn. Eine Negativform braucht man grundsätzlich. Vom Nass-Press-Verfahren spricht man, wenn man Gewebe und Harz in einer Negativform mit einem Stempel presst. Eine andere Methode wäre die Vakuum-Infusion, also das Gewebe trocken in eine Negativform legen und dann unter einer Folie ein Vakuum erzeugen. Der Unterdruck saugt dann genau die Menge Harz unter die Folie, die für das Bauteil benötigt wird. Wer nicht mit flüssigem Harz arbeiten will für den bietet sich noch Prepreg an. Das ist Gewebe, dass bereits mit der optimalen Menge Harz versetzt wurde. Und um die Verarbeitung zu vereinfachen wird ein Harz verwendet, dass unter Raumtemperatur gelförmig ist. Eingefroren ist dieses Material vor der Verarbeitung länger haltbar. Aber Prepreg-Material ist wesentlich weniger flexibel, die Drapierfähigkeit nimmt also stark ab. Es lässt sich also deutlich schwieriger in der Form auslegen. Jedes Verfahren hat seine Eigenheiten und Effekte auf das fertige Bauteil.
Wir bei studiostaack arbeiten gerne mit dem Nass-Press-Verfahren. Wir legen also das getränkte Gewebe in eine Form und pressen mit einem entsprechenden Stempel das Material perfekt in jede Ecke.
Das gibt uns bei der designten Geometrie die größten Freiheitsgrade. Und wir können die verschiedensten Gewebe verwenden um die abwechslungsreiche Optiken zu erreichen. Beim Harz vertrauen wir auf ein Epoxidharz, den hochwertigsten Kunststoff. Es ist schwieriger in der Verarbeitung aber es bietet die besten chemischen und mechanischen Eigenschaften. Damit wird das Bauteil am stabilsten und es ist sehr haltbar.
Ich freue mich auf Deine Fragen in den Kommentaren!
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