Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK)

Carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK) ist ein Hochleistungs-Verbundwerkstoff, bestehend aus einer Kunststoffmatrix (meist Epoxidharz) und Verstärkungsfasern aus Kohlenstoff (Carbon). CFK überzeugt durch extrem hohe Festigkeit und Steifigkeit bei sehr geringem Gewicht. Der Werkstoff ist richtungsabhängig mechanisch hoch belastbar und wird überall dort eingesetzt, wo maximale Leichtbau-Eigenschaften gefordert sind.

Technische Eigenschaften

• Dichte: ca. 1,5–1,6 g/cm³ (je nach Faseranteil)
• Glastemperatur (Matrixabhängig): ca. 120–200 °C
• Zugfestigkeit: bis über 4.000 MPa (faserorientiert)
• E-Modul (faserorientiert): bis 250 GPa
• Wärmeleitfähigkeit: anisotrop, in Faserrichtung bis zu 20 W/(m·K), quer deutlich geringer
• Thermische Beständigkeit: dauerhaft ca. 120–150 °C, kurzzeitig bis 180 °C
• Transparenz: opak
• Mechanische Eigenschaften: extrem steif und leicht, spröde bei Stoßbelastung
• Chemische Beständigkeit: gut gegen viele Chemikalien, empfindlich gegenüber UV-Strahlung ohne Schutz

Haupteinsatzgebiete

• Luft- und Raumfahrt: Strukturbauteile, Verkleidungen, Tragflächen
• Automobilbau: Motorsport, Leichtbauteile, Karosseriekomponenten
• Windkraft: Rotorblätter mit hoher Biege- und Torsionssteifigkeit
• Sportgeräte: Fahrräder, Ruder, Tennisschläger, Helme
• Maschinen- und Anlagenbau: Hochpräzise Bauteile mit minimaler Verformung

Verarbeitungsmethoden

• Prepregs (vorimprägnierte Fasermatten): Verarbeitung in Autoklaven mit Hitze und Druck
• Handlaminieren / Vakuuminfusion: Herstellung komplexer Geometrien im Formenbau
• Pultrusion: Für kontinuierliche Profile und Stäbe mit konstanter Querschnittsform
• RTM (Resin Transfer Molding): Harzinjektion in geschlossene Form mit Fasergelege
• CNC-Bearbeitung: Nur mit Diamantwerkzeugen oder Spezialfräsern (abrasiv)