Der wabenförmige Kern, ein biomimetisches Meisterwerk in Form einer Honigwabe, zeichnet sich durch eine weitaus vielfältigere Materialzusammensetzung aus, als man vermuten würde. Kohlenstofffaser-Wabenkerne werden in einem speziellen Verfahren aus Kohlenstofffasern und graphenmodifizierten Harzmatrizen hergestellt. Das Ergebnis ist ein Material, das 30 % leichter als Aluminium und gleichzeitig fester ist. Es vereint die hohe Festigkeit der Kohlenstofffaser mit der ausgezeichneten Plastizität der Harzmatrix und bietet so sowohl eine hohe spezifische Festigkeit als auch gute Verarbeitbarkeit.
Konstruktionsmerkmale von Kohlefaser-Wabenkernen
- Leicht und hochfest
Kohlenstofffaser-Wabenkerne zeichnen sich durch eine geringe Dichte und extrem hohe Festigkeit aus. Dies macht sie zu einem idealen Material für Produkte, die sowohl Leichtbau als auch hohe Festigkeit erfordern. Im Vergleich zu bestehenden energieabsorbierenden Materialien wie Aluminium-, Aramid- und Edelstahlwaben, Wellrohren und Metallschaum weisen Kohlenstofffaser-Wabenkerne bei gleicher Dichte höhere Druck- und Biegefestigkeiten auf. Sie absorbieren mehr Aufprallenergie und verformen sich in kurzer Zeit weniger.
- Gute thermische Stabilität
Kohlenstofffaser-Wabenkerne behalten ihre stabilen mechanischen und strukturellen Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen bei. Ihre Wärmebeständigkeit hängt maßgeblich vom gewählten Harzsystem ab, wodurch sie für den dauerhaften Einsatz in Hochtemperaturumgebungen ohne signifikante Einbußen an Festigkeit oder Dimensionsstabilität ausgelegt werden können.
- Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
Kohlenstofffaser-Wabenkerne weisen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl chemischer Substanzen auf, darunter Säuren, Laugen und Feuchtigkeit. Dadurch eignen sie sich hervorragend für Anwendungen in rauen und korrosiven Umgebungen, in denen Langzeitbeständigkeit und Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung sind.
Typische Spezifikationen
| Artikel | Gemeinsamer Bereich |
|---|---|
| Dichte | 20 – 120 kg/m³ |
| Dicke | 3 – 100 mm |
| Zellgröße | 3 mm / 6 mm / 9 mm |
| Zellwanddicke | 0.20 mm |
| Druckfestigkeit | 0.5 – 10 MPa (abhängig von der Dichte) |
| Scherfestigkeit | 0.3 – 5 MPa |
| Betriebstemperatur | 120°C – 300°C (abhängig vom Harzsystem) |
Im Vergleich zu anderen Wabenkernen
| Eigentum | Kohlenstofffaser-Wabenkern | Aluminium-Wabenkern | Nomex-Wabenkern |
|---|---|---|---|
| Gewicht | ★★★★★ (Leichteste) | ★★★ | ★★★★ |
| Stärke | ★★★★★ | ★★★★ | ★★★ |
| Kosten | ★ (Höchste) | ★★★ | ★★★★ |
| Korrosionsbeständigkeit | ★★★★★ | ★★★ | ★★★★★ |
| Temperaturbeständigkeit | ★★★★ | ★★★★ | ★★★★★ |
Typische Anwendungen
Kohlenstofffaser-Wabenkerne werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die ein striktes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erfordern.
Luft- und Raumfahrt
Seine Vorteile liegen in seinen überlegenen mechanischen Eigenschaften, seiner ausgezeichneten Abtragsbeständigkeit und seiner hervorragenden Witterungsbeständigkeit, wodurch es auch unter rauen Bedingungen über längere Zeiträume stabil arbeiten kann.
Wie zum Beispiel:
- Flugzeuginnenverkleidungen,
- Radomstrukturen.
- Satellitenstrukturbauteile.
Transport
Seine weite Verbreitung verdankt es seiner minimalen Verformung bei versehentlichen Stößen und seiner Fähigkeit, große Mengen an Aufprallenergie schnell zu absorbieren, wodurch die Sicherheit der Fahrgäste und der strukturelle Schutz deutlich verbessert werden.
Wie zum Beispiel:
- Strukturbauteile für Rennwagen
- Teilstrukturen für hochwertige Wohnmobile/Expeditionsfahrzeuge.