Verbundwerkstoffe bestehen aus zwei oder mehr Komponenten, so dass die Eigenschaften des Endmaterials besser sind als die Eigenschaften der einzelnen Komponenten.
Diese Art von Materialien bestehen aus:
- Matrix: Stellt das Teil geometrisch auf, verleiht dem Material Zusammenhalt, ist normalerweise flexibel und nicht sehr widerstandsfähig und überträgt die Kräfte von einer Faser zur anderen.
- Verstärkung: bietet Steifigkeit und Widerstandsfähigkeit.
Arten von Matrizen und Verstärkungen in Verbundwerkstoffen
Abhängig von der Art der Matrix gibt es:
- Metallmatrix-Verbundwerkstoffe
- Keramikmatrix-Verbundwerkstoffe
- Organische, polymere oder kunststoffverstärkte Matrix-Verbundwerkstoffe. Diese Gruppe umfasst Verbundwerkstoffe aus Langfaserverstärkung mit einer Kunststoffmatrix.
In Bezug auf Verstärkungen gibt es verschiedene Arten von Verstärkungen, wie Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, Naturfasern usw.
Langfaserverstärkte Verbundwerkstoffe
Die aufgrund ihrer Leichtigkeit und hervorragenden mechanischen Eigenschaften am häufigsten verwendeten Verbundwerkstoffe sind Verbundwerkstoffe aus Polymermatrix mit Faserverstärkungen. Diese Materialien ersetzen andere (hauptsächlich metallische) bei Anwendungen, bei denen das Verhältnis von mechanischen Eigenschaften und Gewicht die Wartungskosten des Produkts entscheidend beeinflusst.
Organische Matrices können thermoplastische, duroplastische oder Elastomere sein.
Duroplastische Matrizen oder Harze werden am häufigsten in Hochleistungsverbundwerkstoffen verwendet. Diese Harze ergeben ein festes, unlösliches und nicht schmelzbares Produkt durch eine Reihe chemischer Reaktionen, die als Härtung oder Vernetzung bekannt sind. Im Gegensatz dazu schmelzen die thermoplastischen, wenn sie Hitze ausgesetzt werden.
Die Hauptfasern, die als Verstärkungen verwendet werden, sind:
- Glasfasern
- Kohlenstofffasern
- Borfasern
- Keramikfasern
- Metallfasern
- Aramidfasern
- Naturfasern: Sisal, Hanf, Flachs usw.
Unabhängig von der Art des Materials, aus dem sie bestehen, können Fasern in Form von Roving, Matten oder Geweben auftreten.
Eine weitere Art von Produkten, die in den Faserharz-Verbundwerkstoff eingearbeitet werden, sind Füllstoffe und Additive. Sie werden mit dem Ziel hinzugefügt, dem Material besondere Eigenschaften zu verleihen oder seine Kosten zu senken.
Die Anzahl der hinzugefügten Produkte hängt von den gewünschten Eigenschaften ab. Allgemeines Ziel ist es, die Verarbeitbarkeit und das Endprodukt zu verbessern.
Strukturelle Verbundwerkstoffe
Strukturelle Verbundwerkstoffe können wie folgt klassifiziert werden:
- Sandwichstrukturen: bestehend aus einem Kern und Schichten. Sie ermöglichen eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, jedoch ohne übermäßige Gewichtszunahme. Sie verbessern auch die Wärme- und Schalldämmung.
- Monolithische Strukturen: teile mit einer komplexen Geometrie, die durch überlappende Gewebe mit bestimmten Ausrichtungen gebildet werden, die es ermöglichen, spezifische Eigenschaften zu erhalten. Diese Art von Teilen soll den schwersten strukturellen Belastungen standhalten.
AIMPLAS verfügt über umfangreiche Erfahrung mit Langfaserverbundwerkstoffen und arbeitet in verschiedenen Projekten, um Verbundwerkstoffe mit hohem Mehrwert zu erhalten oder den Produktionsprozess zu verbessern.