Ein Faserverbund-Werkstoff ist ein Verbund aus mindestens zwei Bestandteilen (Konstituenten) bzw. Materialien, die mittels eines spezifischen Herstellungsverfahrens zu einem neuen Werkstoff zusammengefügt werden. Der so entstandene neue Werkstoff wird in seinem mechanischen Verhalten naturgemäß durch die Eigenschaften der Bestandteile bestimmt und weist im Gegensatz zu den einzelnen Konstituenten verbesserte oder optimierte Eigenschaften auf. Solche Verbundwerkstoffe sind in einer ganzen Reihe von ingenieurtechnischen Anwendungen zu finden. So sind z. B. Stahlbetonbauteile im Hochbau Strukturen, bei denen der Beton durch die Stahlbewehrung verstärkt wird. Die Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften des Baustahls sind dabei um ein Vielfaches höher als diejenigen des unbewehrten Betons. Im Leichtbau, und hier insbesondere in der Luft- und Raumfahrt, finden Verbundwerkstoffe in Form von sog. faserverstärkten Kunststoffen vielfältige Anwendung. Man spricht in diesem Falle davon, dass Fasern in Matrixmaterial eingebettet sind. Es existieren aber auch Verbundwerkstoffe, bei denen ein oder beide Hauptbestandteile metallischer Natur sind. Allen Verbundwerkstoffen ist dabei gemein, dass im Wesentlichen die Bewehrung bzw. die Fasern hochfeste und hochsteife Eigenschaften aufweisen und dem Verbundwerkstoff seine vorteilhaften Eigenschaften verleihen, während das i. Allg. „schwächere“ Matrixmaterial (oder kürzer gespochen: die Matrix) die Aufgabe hat, die Bewehrung bzw. die Fasern in ihrer ihnen zugedachten Lage zu halten, die Kraftübertragung zwischen den Fasern sicherzustellen und die Fasern vor äußeren Einwirkungen zu schützen. Im Folgenden soll nur noch von faserverstärkten Kunststoffen die Rede sein, die oftmals auch unter den Oberbegriffen der sog. „Composite-Werkstoffe“ oder „Composites“ zusammengefasst werden.

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Einführung

  • Christian Mittelstedt

摘要

Ein Faserverbund-Werkstoff ist ein Verbund aus mindestens zwei Bestandteilen (Konstituenten) bzw. Materialien, die mittels eines spezifischen Herstellungsverfahrens zu einem neuen Werkstoff zusammengefügt werden. Der so entstandene neue Werkstoff wird in seinem mechanischen Verhalten naturgemäß durch die Eigenschaften der Bestandteile bestimmt und weist im Gegensatz zu den einzelnen Konstituenten verbesserte oder optimierte Eigenschaften auf. Solche Verbundwerkstoffe sind in einer ganzen Reihe von ingenieurtechnischen Anwendungen zu finden. So sind z. B. Stahlbetonbauteile im Hochbau Strukturen, bei denen der Beton durch die Stahlbewehrung verstärkt wird. Die Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften des Baustahls sind dabei um ein Vielfaches höher als diejenigen des unbewehrten Betons. Im Leichtbau, und hier insbesondere in der Luft- und Raumfahrt, finden Verbundwerkstoffe in Form von sog. faserverstärkten Kunststoffen vielfältige Anwendung. Man spricht in diesem Falle davon, dass Fasern in Matrixmaterial eingebettet sind. Es existieren aber auch Verbundwerkstoffe, bei denen ein oder beide Hauptbestandteile metallischer Natur sind. Allen Verbundwerkstoffen ist dabei gemein, dass im Wesentlichen die Bewehrung bzw. die Fasern hochfeste und hochsteife Eigenschaften aufweisen und dem Verbundwerkstoff seine vorteilhaften Eigenschaften verleihen, während das i. Allg. „schwächere“ Matrixmaterial (oder kürzer gespochen: die Matrix) die Aufgabe hat, die Bewehrung bzw. die Fasern in ihrer ihnen zugedachten Lage zu halten, die Kraftübertragung zwischen den Fasern sicherzustellen und die Fasern vor äußeren Einwirkungen zu schützen. Im Folgenden soll nur noch von faserverstärkten Kunststoffen die Rede sein, die oftmals auch unter den Oberbegriffen der sog. „Composite-Werkstoffe“ oder „Composites“ zusammengefasst werden.