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CFK - eine Erklärung aus der Chemie

Autor: Arnold Schwarz

Nicht jeder kann etwas mit dem Begriff CFK anfangen. Bei dieser Abkürzung handelt es sich lediglich um das umgangssprachlich bekannte Carbon, genauer gesagt um einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (englisch: carbon-fiber-reinforced plastic, CFRP), der gerade aufgrund seiner Werkstoffkennwerte in vielen Bereichen Verwendung findet. Wie dieser Stoff hergestellt wird und wo er genutzt wird, erfahren Sie hier.

So sieht CFK in der Regel aus.
So sieht CFK in der Regel aus.

CFK - Herkunft und Aufbau

Der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff (CFK) wird künstlich hergestellt und spielt daher gerade in der Chemie und in der Werkstoffkunde eine wichtige Rolle. 

  • CFK wird aus Kohlenstofffasern hergestellt, die in mehreren Lagen in eine Kunststoff-Matrix eingebettet werden. Eine Kohlenstofffaser besitzt einen Durchmesser von 6 Mikrometern und ist dadurch als einzelne Faser um einiges kleiner als ein Menschenhaar. Folglich werden meist mehrere Tausend Einzelfasern zu einem Bündel zusammengefasst.
  • Die Matrix besteht meist aus Duroplaste, auch Duromere genannt, oder aus Thermoplasten. Häufig wird als Matrix Epoxidharz verwendet.
  • Bei der Erstellung von CFK ist darauf zu achten, dass keine Verunreinigungen beziehungsweise Luftbläschen in den Faser-Verbundwerkstoff mit eingeschlossen werden, da dadurch die Gefahr des Versagens zunimmt.
  • Steifigkeit und Festigkeit sind beim CFK in Faserrichtung um ein Vielfaches höher als quer zur Faserrichtung. Deswegen werden die einzelnen Faserlagen in verschiedene Richtung bei der Herstellung gelegt.
  • Industriell wird CFK meist durch Pressverfahren oder durch Faserwickeln hergestellt.

CFK - Einsatzbereiche des Verbundwerkstoffes

CFK findet in vielen Bereichen Verwendung, da es sich um einen leichten und dennoch stabilen Werkstoff handelt.

  • CFK spielt in der Luft- und Raumfahrt aufgrund seiner Kennwerte eine große Rolle.
  • Weiterhin wird der Faserverbundwerkstoff im Leichtbau allgemein häufig verwendet, da er bei geringem Gewicht eine hohe Steifigkeit und Festigkeit aufweist.
  • Außerdem wird CFK im Sportbereich und im Fahrzeugbau verwendet. Oft stellen Bastler auch selbst Gegenstände für ihr Hobby aus dem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff her.
  • Im Hochbau wird CFK in Lamellenform auf stark beanspruchten Oberflächen angebracht, um diese Bauwerke zusätzlich zu verstärken.
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