CFK Stahlfaser-Hybride für die Elektronik

Neben einer hohen Leichtbaugüte sollen Strukturbauteile aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) in industriellen Anwendungen häufig auch eine Multifunktionalität bieten, um durch Funktionsintegration weitere Leichtbaupotenziale auszuschöpfen. Solche Potenziale ergeben sich beispielsweise beim Blitzschutz für Flugzeuge. Zur Gewährleistung einer für den Blitzschutz ausreichenden elektrischen Leitfähigkeit werden kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) heute durch oberflächennahe Zusatzmaterialien wie Kupfer- oder Bronzegitter ergänzt.

Solche Strukturen sind jedoch für die mechanische Funktion nicht nutzbar, da sie weder fest noch steif sind. Das damit einhergehende Zusatzgewicht verringert somit das Leichtbaupotenzial der entsprechenden Bauteile. Vor diesem Hintergrund wird innerhalb des Projektes „FUTURE“ an einem hybriden FKV bestehend aus Kohlenstofffasern und feinsten Stahlfasern geforscht. Die beteiligte Projektpartner sind Airbus Group Innovations, Quickstep GmbH, Karl Mayer Technische Textilien GmbH und das Institut für Verbundwerkstoffe GmbH.

Zur Umsetzung der Projektziele wurden innovative Textilien hergestellt, die aus feinsten Stahlfasern (Ø 8 µm) und Kohlenstofffasern bestehen. Der wissenschaftliche Schwerpunkt lag dabei in der Optimierung des Stahlfaseranteils, der Suche nach der bestmöglichen Laminatarchitektur und der laminatgerechten Einbringung von Edelstahlfilamentbündel in entsprechende Kohlenstofffasergelege und ‑geflechte. Hierzu wurden mit Hilfe geeigneter Materialformulierungen und darauf aufbauender Materialmodellierungen der Einfluss des Stahlfaseranteils bewertet und die entsprechenden Laminatarchitekturen entwickelt. Die Umsetzung der Konzepte erfolgte auf modifizierten Anlagen zur Herstellung hybrider Gelege und Geflechte, die im Anschluss hinsichtlich ihres Preformingverhaltens (Reib-, Biege, Kompaktierungsverhalten) bewertet und optimiert wurden.

Insgesamt konnte aufgezeigt werden, dass die Hybridisierung von FKV-Bauteilen, oder CF-Gelegen, mit Stahlfasern nachweislich ein hohes Potenzial zur Funktionsintegration und zur Steigerung der Leichtbaugüte entsprechender Bauteile bietet.


Quelle und weitere Infos: Carbon Composites

 

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