Kohlenstofffasern (auch Kohlefasern, engl.: carbon fibre) sind industriell hergestellte Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, die durch Pyrolyse in graphitartig angeordneten Kohlenstoff umgewandelt werden. Man unterscheidet isotrope und anisotrope Typen: isotrope Fasern besitzen nur geringe Festigkeiten und geringere technische Bedeutung, anisotrope Fasern zeigen hohe Festigkeiten und Steifigkeiten bei gleichzeitig geringer Bruchdehnung. Eine Kohlenstoff-Faser hat einen Durchmesser von etwa 5-8 Mikrometer. Üblicherweise werden 1000 bis 24.000 Einzelfasern (Filamente) zu einem Bündel (Roving) zusammengefasst, das auf Spulen gewickelt wird. Die Weiterverarbeitung erfolgt zum Beispiel auf Webmaschinen zu textilen Strukturen. Als Kurzschnittfasern können sie Polymeren beigemischt werden und über Extruder- und Spritzgussanlagen zu Kunststoffbauteilen verarbeitet werden. Neben diesen Niederfilament-Typen gibt es auch sogenannte HeavyTow-Typen mit 120.000 bis 400.000 Einzelfasern, die hauptsächlich zu Kurzschnittfasern, aber auch zu textilen Gelegen weiterverarbeitet werden. Es ist auch möglich, solche HeavyTows mit Subtows z. B. in der Form von siebenmal 60.000 Einzelfilamenten herzustellen.
Kohlefasergewebe: Basis für Bauteile mit charakteristischer Carbonoberfläche Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK – C für Carbon = Kohlenstoff) bezeichnet einen Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei dem in eine Matrix (z. B. aus Kunststoff) Kohlenstofffasern, meist in mehreren Lagen, als Verstärkung eingebettet werden. Die Matrix besteht meist aus Duromeren, zum Beispiel Epoxidharz oder aus Thermoplasten. Für thermisch sehr hochbelastete Bauteile (z. B. Bremsscheiben) kann die Kohlenstofffaser auch in einer Matrix aus Keramik (siehe keramische Faserverbundwerkstoffe) gebunden werden.
Begrifflichkeiten: CFK (C für Carbon) = Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff Karbon = deutsche Schreibweise für Carbon Kohlefaser = eng. Carbon bzw. carbon fibre
Eigenschaften Carbon eingestellt am: 05.11.2008
Röntgentransparent: Carbonprodukte sind dann röntgentransparent, wenn auf Glasfaseranteile verzichtet wurde. Zum Beispiel verlieren Carbonrohre, bei denen kostengünstige Glasfasern zur Fixierung der Carbonfasern verwendet werden, die Eigenschaft der röntgentransparents.
Extrem leicht: um 80% leichter als Stahl bei gleicher Belastbarkeit.
Höchste Stabilität: 4mal belastbarer als Aluminium Korrosionsfrei
Begehrte und charakteristische Carbonoptik durch Gewebestruktur
Echt-Carbon-Folie in Stärke 0,2mm für optische Anwendungen
Hochwertige Oberflächen für optische Anwendungen
Geringste Massenträgheit
Ätzfest
Gas- und druckdicht
Hohe dauertemperaturbeständigkeit
Niedrige und kaum messbare Wärmeausdehnung: 10-6*K-1
schwingungsarm
standardmäßige temperaturbeständig bis 110°C, höhere Temperaturen bei Sonderproduktionen möglich
hohe Steifigkeit
hohe Festigkeit
niedrige Dichte
Korrosionsbeständigkeit
hohe Schwingfestigkeit
konstruierbare Eigenschaften
bedingt UV-beständig (wir empfehlen jeden Polyurethan-Lack aus dem Bootbau) umformbar 2D
Herstellung Carbon Eintrag in Kürze
Verarbeitung Carbon eingestellt am: 20.12.2008
Allgemein Alle Carbonbauteile lassen sich:
Fräsen Hartmetall- oder Diamantfräser sind gut geeignet für das Fräsen von CFK-Platten, wobei Hartmetallfräser eine höhere Vorschubgeschwindigkeit erreichen. Ein Kühlmitteleinsatz ist ratsam, da CFK-Bauteile schlechte Wärmeleiter sind. Schnittgeschwindigkeit: 100–400 m/min
Bohren Bei Bohrungen kleiner Mengen sollte man einen einfachen Hartmetallbohrer nach DIN 8037 oder DIN 8038 verwenden. Bei Bohrungen größerer Mengen empfiehlt es sich einen diamantbesetzten Bohrer zu verwenden. Ausfransungen am Bohraustritt der Carbon Platten können verkleinert werden, indem man eine Holzunterlage verwendet. Bohrgeschwindigkeit: Hartmetallbohrer: 60–80 m/min diamantbesetzter Bohrer: 300–1200 m/min
Sägen Für kleinere Mengen genügt eine Metallsäge. Sind größere Mengen zu sägen, ist es empfehlenswert, ein diamantbesetztes Sägeblatt zu verwenden. Der Durchmesser der Sägeblätter beträgt je nach Wandstärke 200–500 mm. Auch beim Sägen ist ein Kühlmitteleinsatz ratsam, um den anfallenden Staub abzuführen. Bei Trockenbearbeitung ist eine Absaugung notwendig. Schnittgeschwindigkeit: 1800–3600 m/min
Drehen Bei kleineren Mengen reicht eine Standardausstattung, wie bei der Metallbearbeitung. Bei größeren Mengen sollte man jedoch hartmetall- bzw. diamantbesetzte Werkzeuge verwenden. Bei größeren Mengen ist eine Wasserkühlung ratsam. Schnittgeschwindigkeit: wie bei Messing oder Aluminium
Wasserstrahl schneiden
Lasern
Für die industrielle Bearbeitung empfehlen sich gehärtete oder diamantbesetzte Werkzeuge. Der entstehende Staub sollte nicht eingeatmet und über entsprechende Absauganlagen gefiltert werden. Für die Heimbearbeitung wird daher empfohlen, im Freien zu arbeiten.
Werkzeuge zur Bearbeitung: Oft genügen für die Metallbearbeitung ausgelegte Werkzeuge.
Kleben von Carbon
Carbonkleber 25ml Carbonplatten oder andere Kohlefaser Produkte lassen sich mit jedem 2K-Kleber oder Carbonkleber verbinden. Mit dem Carbon-Kleber von www.carbon-team.de können auch andere Werkstoffe wie Metall, Holz oder Kunststoff mit der Kohlefaser verbunden werden.
Wichtig: beide Klebeseiten sollten mechanisch aufgeraut und perfekt gereinigt werden. Auch Carbonsteckungen (Stab in Rohr oder Rohr in Rohr) lassen sich so ideal verbinden. Carbonkleber ermöglichen darüber hinaus das Verbinde mit nahezu allen Oberflächen, wie Metall, Holz, Kunststoffen etc. Bei flächigem Verkleben von z.B. CFK-Dekor Platte kann der Carbonkleber mit einem Zahnspachtel dünn und gleichmäßig aufgetragen werden. Alternativ bietet sich doppelseitiges Klebeband an.
Gewinde schneiden Wir empfehlen das Einkleben von metallischen Gewindebuchsen in Carbonrohre, Carbonstäbe oder Carbonplatten. Viel zu oft reissen Gewinde in die Kohlefaser direkt eingebracht aus. Die Gewindebuchsen lassen sich perfekt und dauerhaft mit oben erwähntem Carbon Kleber einbringen.
Lackieren Alle Kohlefaserrohre, Kohlefaserplatten oder verformbares Carbon sind lackierbar. Insbesondere jeder handelsübliche Klarlack verstärkt den begehrten Effekt der Gewebestruktur. Ein 3D-Effekt wird mit 4-6 Schichten Klarlack erzielt. Insbesondere bei Carbonfolien, CFK Dekor Platten, CFK-Rohre und Kohlefaser Platte lässt sich das Carbon Design perfekt aufwerten. Das Carbon Gewebe ist dann die Basis für eine beneidenswerte Carbon Optik.
verformbares Carbon eingestellt am: 25.11.2008
thermoplastisches Karbon in Orthopädie & Modellbau
Thermoplastische Carbonplatten und Carbonrohre lassen sich durch Wärme verformen. So entstehen individuell angepasste Bauteile. Ein anderer Begriff ist auch „Memory-Carbon“. Individuelle CFK-Bauteile können einfach, schnell und kostengünstig gefertigt werden.
Die Memory-Karbonplatten oder zu geschnittene Teile davon ca. 10 Minuten gleichmäßig erwärmen. Für flächige Erwärmung im Ofen, punktuell mit Heißluftpistole. Optimale Umformungstemperatur 170°C. Nach Erreichen der Temperatur ist die Platte für 3-4 Minuten verformbar. Nach dem Abkühlen behält das Material die beigefügte Form.
Dieser Vorgang gilt auch für Kohlefaser-Rohre. Tip: die verformbaren Carbon-Rohre vor dem Erwärmen mit Quarzsand füllen, um ein Abplatten an der Biegestelle zu Vermeiden.
Hinweis: Das nun fertige Formteil kann durch erneutes Erwärmen in die ursprüngliche Plattenform zurück gebracht werden. Hilfreiche Eigenschaft, wenn die Umformung im ersten Vorgang nicht optimal war.
technische Anwendungen Eintrag in Kürze
optische Anwendungen Eintrag in Kürze
Carbon-Platten eingestellt am: 14.11.2008
Allgemeines
Carbonplatte bzw. Kohlefaserplatte Carbon-Platten werden aus Kohlenstofffasern hergestellt. In Verbindung mit z.B. Epoxidharz werden diese Fasern zu einer Carbonplatte verarbeitet. Sichtcarbonoptik beschreibt die Oberflächenbeschaffenheit der CFK-Platte. Die charakteristische Gewebestruktur des Karbon ist sichtbar. Kohlefaser-Platten sind ab 0,5mm Stärke herstellbar. Bei Stärken von 0,25mm bzw. 0,3mm wird von Echt-Carbon-Folie, Dekorplatte oder Carbonfolie gesprochen. Optische Anwendungen ohne technische Ansprüche sind dann die Regel wie z-B. Schmuck, Design, Accessoires, Messebau oder Displaybau.
Carbonplatten im Modellsport und Modellbau
Kohlefaserbauteile als Modellbauzubehör Immer häufiger werden Chassis und Anbauteile durch Carbon ersetzt. Verwindungssteifigkeit, Gewichtsersparnis und Carbon Design sind die Hauptgründe, warum im Modellbau Carbonteile benötigt werden.
CFK-Platten in der Orthopädie und im Prototypenbau
Orthopädietechnik: thermoplastisch verformbare Carbon-Platten Thermoplastische Carbonplatten lassen sich durch Wärme verformen. So entstehen individuell angepasste Bauteile. Ein anderer Begriff ist auch „Memory-Carbon“. Individuelle CFK-Bauteile können können einfach, schnell und kostengünstig gefertigt werden.
Verarbeitung thermoplast. Carbon- / Memory-Platten Die Memory-Carbonplatten oder zu geschnittene Teile davon ca. 10 Minuten gleichmäßig erwärmen. Für flächige Erwärmung im Ofen, punktuell mit Heißluftpistole. Optimale Umformungstemperatur 170°C. Nach Erreichen der Temperatur ist die Platte für 3-4 Minuten verformbar. Nach dem Abkühlen behält das Material die beigefügte Form.
Hinweis: Das nun fertige Formteil kann durch erneutes Erwärmen in die ursprüngliche Plattenform zurück gebracht werden. Hilfreiche Eigenschaft, wenn die Umformung im ersten Vorgang nicht optimal war.
Carbonrohre eingestellt am: 26.01.2009
Allgemeines Carbonrohre werden aus Kohlenstofffasern auf verschiedene Art hergestellt. Die Anwendungen sind für die Machart entscheidend.
Prepreg-Wickelung
Beispiel für CFK-Rohr in Prepreg-Wickeltechnik Filament Winding
Beispiel für Karbonrohre Pultrusion
Beispiel für Kohlefaserrohr in Pultrusions-Technik
In Verbindung mit z.B. Epoxidharz werden diese Fasern zu einem Carbon-Rohr verarbeitet. Die Oberflächenbeschaffenheit der CFK-Rohre beschreibt die Optik der Rohre. Die charakteristische Gewebestruktur des Karbon ist sichtbar bei Prepreg-Wickelung sichtbar. Schleifen und Lackierung lässt diese Karbon-Rohre ausserdem glatt und hochglänzend erscheinen.
Solche Sichtanwendungen ohne technische Ansprüche sind insbesondere für die Anwendungen Schmuck, Design und Accessoires gewünscht.
Pultrudierte Carbonrohre sind in der Farbe uni-schwarz/anthrazit.
Kohlefaserrohre sind in allen Fertigungsverfahren ab 0,5mm Wandstärke herstellbar.
Carbon-Rohre im Modellsport und Modellbau
Quadrocopter-Gestänge mit Kohlefaser-Rohren Immer häufiger werden die Heckrohre oder Verstrebungen bei Flugmodellen durch Carbon ersetzt. Verwindungssteifigkeit, Gewichtsersparnis und Optik sind die Hauptgründe.
Karbonrohre in Design, Schmuck und Accessoires
Für die Bereiche Schmuck, Accessoires und Design ist vor allem die hochwertige Sichtcarbonoptik wichtig. Hochglänzende Oberflächen mit der charakteristischen Gewebestruktur, dem Carbonlook, beeindrucken und werden immer häufiger für Sichtanwendungen verwendet.
CFK-Rohre in der Industrie Aufgrund der technischen Eigenschaften sind Karbon-Rohre für viele Anwendungen auch in der Industrie und Medizintechnik geeignet.
Carbonstäbe Eintrag in Kürze
Echtcarbonfolie eingestellt am: 05.12.2008
Echt-Carbon-Folien aus Kohlefaser
Für die Bereiche Schmuck, Accessoires und Design ist vor allem die hochwertige Sichtcarbonoptik wichtig. Hochglänzende Oberflächen mit der charakteristischen Gewebestruktur, dem Carbonlook, beeindrucken und werden für Sichtanwendungen verwendet.
Verarbeitung
2-Komponenten Carbon-Kleber
Das Material kann mit jeder Schere zugeschnitten werden. Auch lasern, fräsen, stanzen oder Wasserstrahlschneiden ist möglich. Anfertigung auf Maß ist ebenfalls möglich. Verkleben mit doppelseitigem Klebeband oder Carbon-Kleber. Klarlack erhöht die Tiefenwirkung
Eigenschaften Carbon
Verarbeitung Carbon
verformbares Carbon
Verarbeitung thermoplastische Kohlefaser
Carbon-Platten
Carbonplatten im Modellsport und Modellbau
CFK-Platten in der Orthopädie und im Prototypenbau
Carbonrohre
Echtcarbonfolie
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