Was ist Kohlefaser?

2025-09-29 09:44:05

Carbonfaser ist ein veredeltes Fasermaterial mit einem Kohlenstoffanteil von über 90 %. Viele der Hochleistungsprodukte, die wir im Alltag oft sehen, bestehen nicht einfach nur aus Kohlefaser; es handelt sich häufiger um Kohlefaserverbundwerkstoffe. Diese werden durch die Verschmelzung von Kohlenstofffaservorläufern mit Harz zu Hochleistungsverbundwerkstoffen hergestellt. Diese Verbundwerkstoffe werden dann verarbeitet und geformt, um verbesserte mechanische Eigenschaften zu erzielen. Sie werden in Automobil-, Medizin-, Luft- und Raumfahrt- sowie Verbraucheranwendungen eingesetzt.

Vorteile von Kohlefaser

Der Hauptgrund für die Verwendung von Kohlefaserverbundwerkstoffen in so vielen Bereichen liegt darin, dass sie zahlreiche Vorteile bieten, vor allem hohe Festigkeit, hohes Modul, geringe Dichte, Korrosionsbeständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient, hervorragende Röntgendurchlässigkeit und elektromagnetische Abschirmeigenschaften. Es ist auch als „schwarzes Gold“ bekannt. Mit Kohlefaser verstärkte Verbundwerkstoffe besitzen diese Eigenschaften und übertreffen herkömmliche Metall- und Kunststoffmaterialien in Leistung und Vorteilen deutlich, was zu ihrer breiten Anwendung in verschiedenen Bereichen führt.

Warum ist Kohlefaser so teuer?

Der Grund, warum Kohlefaser so teuer ist, liegt tatsächlich im hohen Preis von Kohlefaserprodukten, der oft um ein Vielfaches höher ist als der Preis ähnlicher Metallmaterialien. Ein typisches Beispiel ist die Kohlefaser-Motorhaube eines Autos. Der Schaden nach einer Kollision kann Zehntausende Yuan kosten. Der hohe Preis von Kohlefaserprodukten ist auf zwei Faktoren zurückzuführen: die hohen Kosten des Kohlefasermaterials selbst und den Herstellungsprozess selbst, der eine vollständige Mechanisierung verhindert.

Kohlefaserverbundwerkstoffe sind komplex in der Herstellung. Sie erfordern eine Harzimprägnierung, um sicherzustellen, dass jedes Kohlefaserfilament verbunden ist, was eine optimale Produktleistung gewährleistet und dem Endprodukt eine hervorragende Scher- und Zugfestigkeit verleiht.

Es gibt viele verschiedene Herstellungsverfahren für Carbonfaserprodukte. 

Hier besprechen wir einige gängige Methoden, die von Kohlefaserherstellern verwendet werden:

Vakuumformen: Nachdem das Kohlefaserverbundmaterial zu Prepreg-Bändern geformt und in eine Form gelegt wurde, wird es unter einem bestimmten Druck geformt. Dieser eingeschlossene Vakuumdruck verbessert das Aussehen und die Leistung des Endprodukts und macht das gesamte Kohlefaserprodukt kompakter.

Wickeln: Bei diesem Verfahren werden in erster Linie Carbonfaser-Verbundfilamente auf eine Kernform für komplexe Rohrprodukte gewickelt, anschließend ausgehärtet und entformt.

Formpressen: Bei diesem Verfahren werden zwei Formen übereinander verwendet, wobei Druck auf die Formen ausgeübt wird, um das Produkt zu erhitzen und dann auszuhärten.

Rollformen: Ähnlich wie beim Wickeln wird beim Zhishang-Rollformen ein Carbonfaser-Prepreg-Band verwendet, das dann auf eine Kernform gerollt und entformt wird.

Diese Prozesse scheinen einfach zu sein, aber jeder Schritt erfordert manuelle Arbeit, wie das Auflegen, Schneiden, Abdecken des gerollten Produkts mit PP-Folie und anschließendes Entformen und Bearbeiten. Dies führt zu einem relativ hohen Preis für Carbonfaserverbundprodukte.

Derzeit sind thermoplastische Kohlefaserverbundprodukte relativ erschwinglich und der Herstellungsprozess relativ ausgereift. International ist die Forschung und Entwicklung von Kohlefaserverbundwerkstoffen führend, vor allem bei thermoplastischen Kohlefasern, da diese nur schlecht mit thermoplastischen Harzen imprägniert werden können. Für hochpräzise Anwendungen eingesetzte Kohlefaserverbundwerkstoffe erfordern thermoplastische Kohlefasern.