Werkstoff

Die bekanntesten Verstärkungsfasern sind Glasfasern, Aramidfasern und Kohlenstofffasern. Kohlenstofffasern entstehen durch die Pyrolyse von Kohlenstoff-Polymerfäden. Die Ausgangsfäden enthalten eine durchgehende Kohlenstoffkette (-C-C-C-C-C-). Das Endprodukt besteht zu 95 % aus reinem Kohlenstoff.

Die mit einem Kunstharz verbundenen Fasern ergeben die Werkstoffe GfK, AfK und CfK. Die Formgebung entsteht bei der Verbindung der Fasern mit dem Harz in speziellen Werkzeugen.

Die Dehnung von CfK ist vollelastisch. Die Ermüdungsbeständigkeit und Vibrationsdämpfung sind hervorragend. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist gering und negativ.

Bedeutend für die Konstruktion und Auslegung eines Bauteils ist die starke Unisotropie eines mit Fasern verstärkten Harzes. In Faserrichtung sind die Festigkeitswerte herausragend gut, quer dazu schlecht. Eine geschickte Bauteilgestaltung kann die Vorteile nutzen und die Nachteile minimieren.

Die auf die Masse bezogene Festigkeit ist bei einachsiger Belastung über 5 mal höher als bei Stahl (siehe Grafik).