Im Bereich vom Autotuning ist häufig von besonders leichten Werkstoffen die Rede, wenn es um die Gewichtsoptimierung geht. Gerade in den Bereichen Autotuning und Motorsport ist es notwendig, auf besonders stabile und zugleich leichte Materialien zurückzugreifen. Denkbar sind hier diverse Werkstoffe wie Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) und Aluminium. Alle diese Materialien sind leicht und stabil. Der Werkstoff Aluminium ist im Gegensatz zu GFK und CFK besonders aufwendig in der Produktion. Eine besonders leichte Herstellung von Werkstücken erfolgt mittels GFK und CFK. Es können nahezu beliebige Formen mit diesen Verbundwerkstoffen hergestellt werden.
Was ist ein Kohlenstofffaserverstärker Kunststoff?
Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) ist umgangssprachlich besser unter Carbon bekannt und gehört in die Familie der Verbundwerkstoffe. Der eigentliche CFK besteht aus zwei Hauptbestandteilen:
- Mehreren Lagen von Kohlenfasern und
- Eines speziellen Harzes.
Die Kohlefasern bewirken besonders in Längsrichtung sehr hohe Zugfestigkeiten. Damit diese Zugfestigkeit möglichst in allen Richtungen gleich aufgebaut ist, wird der CFK so hergestellt, dass die längs gerichteten Fasern in alle Richtungen ausgerichtet sind. Während der Konstruktion eines Werkstücks im Büro, ist bei der Platzierung der Kohlenstoffmatten ein Computerprogramm behilflich, um eine möglichst hohe Festigkeit bei geringer Werkstoff dicke zu erreichen.
Damit sich die einzelnen Lagen der Kohlenstoffmatten fest miteinander verbinden können, wird das Kunstharz als Klebstoff eingesetzt. Das Kunstharz wird besonders sorgfältig auf die zuvor ausgelegten Kohlefasermatten aufgebracht. Bei dem Herstellungsprozess wird stets auf Sauberkeit geachtet, um Einschlüsse und damit einhergehende Schwachpunkte zu vermeiden.
Vorteile des Werkstoffes
Carbon ist aufgrund seiner einfachen Verarbeitung und der leichten Bauweise sowie seiner Stabilität nicht nur im Automobilbereich beliebt, denn es ist um die Hälfte leichter als Stahl und vollständig korrosionsfrei. Carbonteile werden immer dann angewendet, wenn spezielle Anforderungen an ein Produkt bestehen. Dabei sind Sonderanfertigungen aus Carbon keine Seltenheit. Die Herstellung erfolgt ohne großen Aufwand und ist auch in Kleinserien möglich. Es wird lediglich eine Form benötigt, um das Werkstück korrekt aufbauen zu können. Nachdem die Form hergestellt wurde, können beliebig viele Werkstücke hergestellt werden.
Carbonteile, in Form verschiedenster Autoteile, besitzen neben einer hohen Festigkeit auch eine besondere Oberfläche, die unter Liebhabern sehr begehrt ist. Die hohe Festigkeit des Werkstoffs bewirkt bei einer Kollision mit einem Hindernis, dass die Energie sehr gut absorbiert. Durch die hohe Festigkeit kann Carbon sogar zur Fahrzeugsicherheit wesentlich beitragen, wenn entsprechende Autoteile an kritischen Stellen angebracht werden.
Wozu kann der Werkstoff angewendet werden?
Der überwiegend handgefertigte Werkstoff wird in Kleinserie hergestellt. Somit ist nahezu jegliche Form denkbar. Gerade im Autotuning werden Carbonteile an den unterschiedlichsten Stellen angewendet:
- Als Zierelemente, zur optischen Aufwertung von Innen- und Außenteilen eines Fahrzeugs.
- Teile der Karosserie, beispielsweise: Motorhaube, Kotflügel, Heckdeckel, Spoiler etc.
- Die Karosserie selbst, indem der komplette Rahmen als ein großes Carbonelement hergestellt wird.
In weniger kritischen Anwendungen, wie beispielsweise beim Fahrrad, ist der Einsatz von Carbon auch bei Felgen durchaus üblich. Die besonders steife Konstruktion und die edle Oberfläche machen den Werkstoff nicht nur begehrt, sondern auch teuer. Durch die Handfertigung steigen die Kosten je größer und komplexer ein Werkstück ist.
Wie wird ein Werkstück aus Carbon hergestellt?
Als Erstes werden hauchdünne Kohlestofffasern durch eine Produktionsstraße, bestehend aus diversen Oxidations- und Hochtemperaturöfen sowie einer speziellen Oberflächenbehandlung geleitet. Daraus werden dann die anfänglich weißen Fasern so veredelt, dass sie schwarz werden. Außerdem verlieren sie mehr als die Hälfte an Gewicht. Aus diesen einzelnen Fasern, die einen eine Dicke von 0,007 mm (ein menschliches Haar weist eine Dicke von ca. 0,05 mm auf) werden einzelne Matten hergestellt.
Um ein Werkstück herstellen zu können, wird eine Form, ähnlich wie ein Backblech benötigt. In dieser Form werden die Kohlefasermatten ausgelegt und mit dem Kunstharz umschlossen. Anschließend erfolgt die Aushärtung unter Hitze und Druck, sodass jedes Werkstück perfekt geformt aus der Form kommt und in die Weiterverarbeitung gehen kann.
Die Weiterverarbeitung besteht häufig nur noch aus der Nachbearbeitung der Kanten, ausbrechen von überschüssigem Material und der Politur der Oberfläche. Damit kann das Werkstück nach dem Abkühlen sofort in den Einsatz gehen.
Historische Entstehung von Carbon
Bedingt durch immer höhere Anforderungen an immer unterschiedlichere Werkstoffe, sowie immer leichteren Bauweisen von Fahrzeugen und Maschinen wurde fieberhaft nach neuen und innovativen Werkstoffen gesucht. Gegen Ende der 1960er Jahre kamen vereinzelt, zu extrem hohen Preisen (um 1500 €/ kg), die Kohlestofffasern auf den Markt und wurden zunächst in der Luft- und Raumfahrt angewendet. In der Gegenwart angekommen, wird Carbon heute in nahezu jedem Industriezweig angewendet:
- Luft- und Raumfahrt
- Automobil
- Schiffsbau
- Maschinenbau
- Medizintechnik
- Winenergie
- Off-Shore
- Sportartikel
- usw.
Damit ist ein damals neuartiger und eher unbekannter Werkstoff, die Kohlestofffaser, zu einem heute sehr universellen und vielseitigen Werkstoff geworden, aus dem viele Produkte entstehen.
Vertrieb und Bezugsmöglichkeiten
Carbon ist kein Werkstoff, dass der Heimwerker einfach so bei sich zu Hause in der Garage herstellen kann. Um Produkte herstellen zu können, ist eine große Produktionsstraße erforderlich, bis das eigentliche Werkstück aus der Maschine fertig herauskommt. Dementsprechend werden Entwicklungs- und Produktionszentren benötigt, damit aus einzelnen Fasern schöne Werkstücke werden. Das Carbonwerk Germany ist speziell auf Fahrzeugteile ausgerichtet und bietet in dessen Onlineshop Fahrzeugteile für unterschiedliche Marken an. Die durch das Carbonwerk Germany hergestellten Fahrzeugteile sind zu 100 % kompatibel mit den Originalteilen der einzelnen Fahrzeughersteller, auch wenn diese nicht von diesen selbst hergestellt wurden. Alle angebotenen Artikel werden inklusive Materialgutachten versendet.
Schauen Sie sich gleich heute in unserem Onlineshop um. Sollten Sie hier nicht fündig werden, beraten wir Sie für diverse Sonderanfertigungen sehr gerne.