Polymerverbundwerkstoffe – Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was sind Polymerverbundwerkstoffe?
Polymerverbundwerkstoffe sind Materialien, die durch die Kombination mehrerer (mindestens zweier) unterschiedlicher Materialien entstanden sind, die sich sowohl in ihrer Art als auch in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden. Dabei ist zu beachten, dass die Ausgangsstoffe in Verbundwerkstoffen gemeinsam wirken, sich aber nicht miteinander verbinden (z. B. durch Auflösung ineinander). Technisch gesehen ist ein Verbundwerkstoff kohärent und einheitlich, obwohl die Grenzen zwischen den Ausgangskomponenten sichtbar bleiben. Ein Polymerverbundwerkstoff entsteht durch die Kombination einer sogenannten Matrix mit einer Verstärkung.
Woraus bestehen Polymerverbundwerkstoffe?
Polymerverbundwerkstoffe setzen sich zusammen aus:
Matrix – das Grundmaterial des Verbundwerkstoffs, das die Verstärkung zusammenhält.
Verstärkung – ein härteres, widerstandsfähigeres Material, das in der Matrix eingebettet ist.
Polymerverbundwerkstoffe gehören (zusammen mit keramischen Verbundwerkstoffen) zur Untergruppe der Verbundstoffe mit nichtmetallischer Matrix.
Die Matrix von Polymerverbundwerkstoffen basiert auf zwei Hauptgruppen:
Thermoplastische Kunststoffe (Styrolpolymere, Polycarbonat, Polyamide, thermoplastische Polyester, Polypropylen).
Duroplaste, zu denen chemisch härtende und wärmehärtende Harze gehören.
Die Matrix bestimmt die endgültigen thermischen und chemischen Eigenschaften des fertigen Materials, gibt ihm seine Form, hält die Verstärkung zusammen und überträgt Spannungen auf die Fasern.
Wie werden Polymerverbundwerkstoffe hergestellt?
Es gibt mehrere Standardmethoden zur Herstellung von Polymerverbundwerkstoffen, wobei insbesondere die Harzinfusion, das Sprüh- und Handlaminieren sowie das Vakuumverfahren zu erwähnen sind.
Welche Vorteile bieten Polymerverbundwerkstoffe?
Im Gegensatz zu natürlichen Materialien ermöglichen Polymerverbundwerkstoffe eine deutliche Reduzierung des Gewichts des Endprodukts sowie eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen äußere Kräfte (aktive und passive), eine größere Steifigkeit und viele weitere physikalische und chemische Vorteile.
Der Einsatz von Polymerverbundwerkstoffen ermöglicht zudem eine erhebliche Kostenoptimierung bei kleineren Produktionsserien und bietet eine hohe Flexibilität im Designprozess.
Wo werden Polymerverbundwerkstoffe in der Praxis eingesetzt?
Polymerverbundwerkstoffe finden breite Anwendung in vielen Branchen. Sie werden erfolgreich für die Herstellung von Strukturbauteilen in folgenden Bereichen eingesetzt:
Bauwesen
Luftfahrt
Landwirtschaft
Automobilindustrie
Transportwesen
Sport
sowie in vielen anderen Industriezweigen, in denen konventionelle, monolithische Materialien keine ausreichende Verschleißfestigkeit (z. B. Schlagfestigkeit, Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen) aufweisen oder aufgrund ihres hohen Eigengewichts ungeeignet sind.
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