Kohlenstofffaser: Leichtbauweise und Festigkeit revolutionieren die Fertigung
Kohlenstofffaser ist ein hochfestes und steifes Material, bestehend aus dünnen Kohlenstofffilamenten, die kristallin entlang der Faserachse ausgerichtet sind. Sie wird durch kontrollierte Pyrolyse einer Vorläuferfaser, meist Polyacrylnitril (PAN), hergestellt. Diese wird zunächst gestreckt, dann oxidiert und schließlich in einer inerten Atmosphäre bei hohen Temperaturen karbonisiert. Dabei werden die Nicht-Kohlenstoff-Atome entfernt, sodass eine Faser mit über 90 % Kohlenstoffanteil und einer dicht gebundenen, graphitähnlichen Struktur zurückbleibt. Die einzelnen Filamente mit einem Durchmesser von nur 5–10 Mikrometern werden zu Faserbündeln (Tows) zusammengefasst, die anschließend zu Geweben verwebt oder direkt als unidirektionale Bänder verwendet werden. Im Rohzustand ist Kohlenstofffaser zwar fest, aber spröde. Ihr eigentlicher technischer Nutzen zeigt sich erst, wenn sie in eine Polymermatrix (wie Epoxidharz) eingebettet wird, um einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) zu bilden. Die Matrix überträgt dabei die Last auf die Fasern und schützt sie.
Die Anwendungsbereiche von Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen werden von Branchen dominiert, in denen hohe Leistung und geringes Gewicht…