Warum verwendet man Composite?

Holz ist vermutlich der älteste allen bekannte und auch heute noch vielfach technisch genutzte Faserverbundwerkstoff. Besondere Bedeutung haben in den vergangenen Jahrzehnten faserverstärkte Kunststoffe (FVK, oder auch Faser-Kunststoffverbunde FKV) erlangt.

Bei diesen Werkstoffen sind hochfeste und steife Fasern, z. B. Kohlenstoff- oder Glasfasern, in technische Kunststoffe eingebettet. FVK weisen herausragende physikalische und spezifische mechanische Eigenschaften auf, die sich in einem weiten Spektrum maßschneidern lassen. Durch gezielte Wahl von Art und Orientierung der verstärkenden Faser lassen sich beispielweise Festigkeit, Steifigkeit, Wärmedehnung und Bruchzähigkeit beanspruchungsgerecht konstruieren. Die Kunststoffmatrix bestimmt in der Regel physikalische Eigenschaften wie Temperaturverhalten und chemische Beständigkeit.

Die Kosten für das Bauteil werden maßgeblich durch den Fertigungsprozess bestimmt. Auch hier kann der Entwickler stückzahl- und anforderungsgerecht auf eine Vielzahl von Möglichkeiten zurückgreifen.

Bevorzugt werden FKV heute in Leichtbau-Anwendungen eingesetzt. Bekannt hierfür sind der militärische und zivile Flugzeugbau sowie Raumfahrtstrukturen und Sportgeräte. Daneben spielt die im Fertigungsprozess erfolgende Formgebung, die es erlaubt, komplizierte 3-D Oberflächen herzustellen eine entscheidende Rolle. Im Schienenfahrzeugbau sind daher FVK Stand der Technik im Bereich der Außenverkleidung.

Weitere positive Eigenschaften wie gutes Ermüdungs-Verhalten oder gute Beständigkeit gegen Medien macht zudem Glasfaservertärkter Kunststoff zum Werkstoff der Wahl in Windrotorblättern, im Yachtbau und im Anlagenbau. Bei Zugentlastungselementen in optischen Kabelsystemen hat Glasfaserverstärkter Kunststoff den Werkstoff Stahl vollständig vom Markt verdrängt.

Dennoch werden Composite konventionelle metallische Legierungen auf der Basis von Stahl und Aluminium nie ersetzen sondern nur sinnvoll ergänzen können. Entscheidend sind hier die immanenten Nachteile von FVK: begrenzte Temperaturbeständigkeit, geringe Duktilität sowie oft die Kosten hinsichtlich Entwicklung, Material und Fertigung.

Die Möglichkeiten die innovative Werkstoffe aber beispielsweise im allgemeinen Maschinenbau oder im Bauwesen bieten, sind bei weitem noch nicht ausgenutzt und werden in der nahen Zukunft einen Beitrag zur Ressourcenschonung und technologischen Verbesserung leisten.

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