MATERIALKUNDE

 Was ist Carbon?

Hinter dem landläufig gebrauchten Ausdruck „Carbon” verbirgt sich „kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff”. Hierzu werden Kohlenstofffasern zur Verstärkung in eine Kunststoffmatrix eingebettet. Kohlenstofffasern (Carbonfasern) sind industriell hergestellte Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, die durch spezielle thermische Verfahren in graphitartig angeordneten Kohlenstoff umgewandelt werden. Carbonfasern sind außerordentlich leicht und zugfest, um sie auch nutzen zu können, werden die nur 5-8 µm dünnen Filamente in Form von Rovings (Stränge) in Geweben und unidirektionalen Gelegen in eine Kunststoffmatrix eingebunden.
Die ersten Fahrradteile aus Kohlefaser verstärkten Kunststoffen – kurz CFK – wurden Ende der 80er Jahre aus trockenen Kohlefasergeweben mit flüssigem Epoxydharz bestrichen.
Nach einiger Zeit wurden so genannte Prepregs verwendet, das sind vorimprägnierte (engl. „preimpregnated”) Carbonfasern, bei denen die Fasern bereits in einer unausgehärteten Kunststoffmatrix getränkt sind. Somit ergibt sich eine bessere Qualität mit gleichmäßiger Verteilung des Epoxydharzes.
Schmolke Carbon war von Anfang an dabei und sammelte bereits Erfahrungen mit trockenen Kohlenstofffasergeweben. Aus Qualitätsgründen setzten wir schon sehr früh auf Prepregs, die damals aus Kostengründen nur in der Luft- und Raumfahrttechnik zum Einsatz kamen.
Über die Jahre hinweg entwickelte sich die Qualität der Ausgangsmaterialien, insbesondere die Fasern, weiter. Und damit auch die Qualität der Schmolke-Produkte. Allein die Weiterentwicklung der Fasern seit 2000 ermöglichte die Verdopplung deren Bruchfestigkeit. Da Schmolke stets auf die besten Materialien setzt, können wir unseren Technologie-Vorsprung gegenüber Wettbewerbern stets ausbauen.

 

Welche besonderen Eigenschaften besitzt Carbon?

Kohlenstofffasern und damit auch der Werkstoff Carbon zeichnen sich durch eine extreme Festigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht aus. Besonders ist auch die Anisotropie der Kohlenstofffasern. Was heißt das? Metalle ertragen Belastungen in allen Richtungen ungefähr gleich gut. Dieses Verhalten wird als „Isotropie” bezeichnet. Kohlenstofffaser verstärkte Kunststoffe ertragen hingegen Belastungen in Faserrichtung deutlich besser als quer dazu. Sie ertragen vor allem Zugkräfte in Achsrichtung, Druckbelastungen halten sie nur ungefähr halb so gut stand. Diese Eigenschaft bezeichnet man als „Anisotropie“.
Die anisotropen Eigenschaften des Werkstoffes geben allerdings auch die Möglichkeit, Kohlenstofffasern nur in der Richtung der auftretenden Kräfte einzusetzen und so Material und damit Gewicht einzusparen. Dies erfordert bei der Entwicklung eine ausgereifte Kenntnis über die im Bauteil auftretenden Kräfte und Spannungen, damit auch der innere Aufbau der Bauteile dem Kräfteverlauf gerecht wird. Jahrelange Erfahrungen in der Konstruktion und Fertigung von Carbonbauteilen sind Grundvoraussetzung für Produkte, die höchsten Qualitäts- und Leistungsansprüchen genügen.

 

Was ist bei der Montage der Teile zu beachten?

Zugbelastungen sind die idealen Kräfte für Carbonfasern. Biegebelastungen enthalten immer Zuganteile und werden also auch gut vom Material verkraftet. Der Vorteil von Carbon gegenüber anderen Werkstoffen kommt dagegen bei mehrachsigen Spannungszuständen (also bei Belastungen in verschiedenen Richtungen) weniger zum Tragen. Diese Spannungszustände treten insbesondere an jenen Stellen auf, an denen das Bauteil zusätzlich auf Druck belastet wird, wie dies vorwiegend im Klemmbereich der Fall ist.
Diese besonderen Belastungen werden analysiert und das Bauteil entsprechend verstärkt. Um aber nicht unnötig schwer bauen zu müssen, ist es unerlässlich, dass die Klemmkräfte definierte Werte nicht überschreiten.
Beachten Sie daher unbedingt die zulässigen maximalen Anzugsdrehmomente und klemmen Sie nur im dafür vorgesehenen und gekennzeichneten Bereich.
So belastbar Carbonteile auch sind, zu hohe Klemmkräfte sind ihre Achillesferse!

 

 

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 Was ist Carbon?

Hinter dem landläufig gebrauchten Ausdruck „Carbon” verbirgt sich „kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff”. Hierzu werden Kohlenstofffasern zur Verstärkung in eine Kunststoffmatrix eingebettet. Kohlenstofffasern (Carbonfasern) sind industriell hergestellte Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, die durch spezielle thermische Verfahren in graphitartig angeordneten Kohlenstoff umgewandelt werden. Carbonfasern sind außerordentlich leicht und zugfest, um sie auch nutzen zu können, werden die nur 5-8 µm dünnen Filamente in Form von Rovings (Stränge) in Geweben und unidirektionalen Gelegen in eine Kunststoffmatrix eingebunden.
Die ersten Fahrradteile aus Kohlefaser verstärkten Kunststoffen – kurz CFK – wurden Ende der 80er Jahre aus trockenen Kohlefasergeweben mit flüssigem Epoxydharz bestrichen.
Nach einiger Zeit wurden so genannte Prepregs verwendet, das sind vorimprägnierte (engl. „preimpregnated”) Carbonfasern, bei denen die Fasern bereits in einer unausgehärteten Kunststoffmatrix getränkt sind. Somit ergibt sich eine bessere Qualität mit gleichmäßiger Verteilung des Epoxydharzes.
Schmolke Carbon war von Anfang an dabei und sammelte bereits Erfahrungen mit trockenen Kohlenstofffasergeweben. Aus Qualitätsgründen setzten wir schon sehr früh auf Prepregs, die damals aus Kostengründen nur in der Luft- und Raumfahrttechnik zum Einsatz kamen.
Über die Jahre hinweg entwickelte sich die Qualität der Ausgangsmaterialien, insbesondere die Fasern, weiter. Und damit auch die Qualität der Schmolke-Produkte. Allein die Weiterentwicklung der Fasern seit 2000 ermöglichte die Verdopplung deren Bruchfestigkeit. Da Schmolke stets auf die besten Materialien setzt, können wir unseren Technologie-Vorsprung gegenüber Wettbewerbern stets ausbauen.

 

Welche besonderen Eigenschaften besitzt Carbon?

Kohlenstofffasern und damit auch der Werkstoff Carbon zeichnen sich durch eine extreme Festigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht aus. Besonders ist auch die Anisotropie der Kohlenstofffasern. Was heißt das? Metalle ertragen Belastungen in allen Richtungen ungefähr gleich gut. Dieses Verhalten wird als „Isotropie” bezeichnet. Kohlenstofffaser verstärkte Kunststoffe ertragen hingegen Belastungen in Faserrichtung deutlich besser als quer dazu. Sie ertragen vor allem Zugkräfte in Achsrichtung, Druckbelastungen halten sie nur ungefähr halb so gut stand. Diese Eigenschaft bezeichnet man als „Anisotropie“.
Die anisotropen Eigenschaften des Werkstoffes geben allerdings auch die Möglichkeit, Kohlenstofffasern nur in der Richtung der auftretenden Kräfte einzusetzen und so Material und damit Gewicht einzusparen. Dies erfordert bei der Entwicklung eine ausgereifte Kenntnis über die im Bauteil auftretenden Kräfte und Spannungen, damit auch der innere Aufbau der Bauteile dem Kräfteverlauf gerecht wird. Jahrelange Erfahrungen in der Konstruktion und Fertigung von Carbonbauteilen sind Grundvoraussetzung für Produkte, die höchsten Qualitäts- und Leistungsansprüchen genügen.

 

Was ist bei der Montage der Teile zu beachten?

Zugbelastungen sind die idealen Kräfte für Carbonfasern. Biegebelastungen enthalten immer Zuganteile und werden also auch gut vom Material verkraftet. Der Vorteil von Carbon gegenüber anderen Werkstoffen kommt dagegen bei mehrachsigen Spannungszuständen (also bei Belastungen in verschiedenen Richtungen) weniger zum Tragen. Diese Spannungszustände treten insbesondere an jenen Stellen auf, an denen das Bauteil zusätzlich auf Druck belastet wird, wie dies vorwiegend im Klemmbereich der Fall ist.
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