Mit der i-Serie der BMW AG, München, bei der die Fahrgastzelle vollständig aus Carbonfaser-vertärktem Kunststoff (CFK) besteht, ist der Schritt der Carbonfaser in den automobilen Massenmarkt und in die Serienfertigung vollzogen. Nicht nur in der Automobilindustrie wurden die Vorteile des Werkstoffs CFK erkannt. Der Einsatz von Carbonfasern in Passagierflugzeugen, in der dezentralen Energieversorgung (Offshore-Windräder, Drucktanks) oder in der Bauindustrie (Carbonfaser-verstärkter Beton) sind nur einige Beispiele.
So verschieden die genannten Anwendungsfelder sind, so verschieden sind auch die Anforderungen an die CFK-Materialien. Die Anforderungen können die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes betreffen, durch die Einsatzumgebung des Verbundwerkstoffes gegeben sein oder aus einem Kostendruck im Herstellungsverfahren entstehen. In jedem dieser Fälle ist es notwendig, neue Materialkombinationen zur Anwendung zu bringen. Durch neue Materialkombinationen in den Verbundwerkstoffen entstehen neue Grenzflächen zwischen den einzelnen Materialien. Sind die Grenzflächen im Verbundbauteil nicht bedarfsgerecht abgestimmt, kann das gewünschte Versagensverhalten nicht erreicht werden und das Verstärkungspotential der Fasern kann nicht in vollem Umfang genutzt werden.
Eine gezielte Einstellung der Grenzflächen ermöglicht ein auf die jeweilige Anwendung maßgeschneidertes Eigenschaftsprofil des Verbundbauteils. In dieser Arbeit wird ein methodisches Vorgehen zur Abstimmung der Grenzflächen zwischen den einzelnen, den Faserverbundwerkstoff formenden Materialien beschrieben, mit dem eine systematische Entwicklung anhand von Modellsystemen möglich ist. Die Anwendbarkeit sowie die Zeit- und Kosteneffizienz des methodischen Vorgehens zur Grenzflächenabstimmung wird anhand von zwei Beispielen (Beschichtung für Carbonfasern in Betonanwendungen und Carbonfaser-Aktivierung mittels Niederdruck-Plasma für die Verstärkung von Polyurethan-Matrices) nachgewiesen.
Aktualisiert: 2019-12-12
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