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Ausgewählte Ausgabe: 04-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Harte und präzise Werkstoffoberfläche durch eine eigene Beschichtungstechnologie

Die meisten Bauteile im Maschinenbau sind noch ganz klassisch aus Stahl gefertigt. Universell ein-setzbar gibt er ein Gefühl von Sicherheit, ist vertraut. Dabei können Verbünde aus H-CFK bei deutlich geringerem Gewicht eine bessere Performance zeigen und damit neue Konstruktionen ermöglichen. H-CFK ist ein von Hänchen selbst entwickeltes, hoch belastbares Verbundmaterial aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) und weiteren Komponenten wie beispielsweise Metallen. Diese werden zu einem neuartigen Werkstoff veredelt. Was bei Hänchen mit der Entwicklung von Kolbenstangen und Hydraulik-Zylindern aus H-CFK begonnen hat, wird jetzt im allgemeinen Werkstoffbereich fortgeführt. Die Vorteile dieses Werkstoffs können auf der Hannover Messe getestet werden.


Für Karosseriebauteile oder im Sportbereich etwa ist CFK schon längst Standard. Seit Jahrzehnten vertrauen beispielsweise Bogenschützen auf Pfeile, Autobauer auf Kotflügel und Fahrradsportler auf Rennräder und Mountainbikes aus dem Fasermaterial. Im Maschinenbau kommt der Werkstoff jedoch erst langsam an – und dies trotz der enormen Vorteile des neuen Verbundwerkstoffs wie etwa geringem Gewicht sowie hoher Belastbarkeit und Beständigkeit gegen verschiedenste Medien. Bei einer Gewichtsersparnis von bis zu 80 % kann er je nach Faserverlauf eine Zugfestigkeit von bis zu 5000 N/mm² erreichen. Damit sind Festigkeiten möglich, die deutlich über der von Stahl liegen.

Konfigurierbarer Werkstoff

Der Vorteil von H-CFK ist, dass die Eigenschaften dieses Werkstoffs auf die Anwendung hin designt werden. Geht es um die Belastung ist er in drei Dimensionen konfigurierbar: Je nachdem, ob die Belastung zum Beispiel durch Biegung, Zug oder Druck, Scherung oder Torsion auftritt. Die Elemente werden je nach Anforderung designt, der Faserverlauf entsprechend angepasst. Hänchen arbeitet dabei mit einer speziellen 7-Achs-Wickelmaschine, die eine komplette Eigenentwicklung ist.
Carbon-Werkstoffe sind werkstoffbedingt spröder als Stahl. Hier bietet die maßgeschneiderte Konfiguration beim H-CFK-Verfahren Ausgleichsmöglichkeiten. So wird durch die Einbindung von Aramidfasern in den Verbund ein splitterfreier Bruch gewährleistet – ein vergleichbares System wie bei Sicherheitsglas.
Auch bei der Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien, die Bauteile angreifen, bietet H-CFK durch den Einsatz einer besonderen Beschichtung Vorteile. Dies betrifft eine Reihe von Laugen und Säuren aber auch Medien wie Bremsflüssigkeit, Öle oder Adblue. Ebenso ist H-CFK sehr gut beständig gegenüber Salzwasser. So zeigt der Werkstoff im 96-Stunden-Salzsprühtest keine Veränderungen, was ihn für Einsätze im Seewasserbereich oder auf winterlichen Straßen geeignet macht.

Ingenieure brauchen neues Denken

Natürlich ist es für Entwickler eine Herausforderung, sich in die Eigenschaften eines neuen Werkstoffs hineinzudenken, um diesen in eigenen neuen Konstruktionen verwenden zu können. Doch H-CFK bietet in seiner Individualisierbarkeit viele Vorteile. Wo die Entwicklung systematisch die Belastung eines Bauteils berücksichtigt, können nicht nur Gewicht und Energiekosten gespart werden. Viel häufiger kommen die Eigenschaften wie Performance-Verbesserung, Korrosion-Beständigkeit, keine Ausdehung bei Wärme oder besondere Biegsamkeit für die Aufnahme von Querkräften zum Tragen. Eine aktuelle Studie des Frauenhofer-Instituts zeigt auf, dass Leichtbauelemente oft nur dann eingesetzt werden, wenn konventionelle Lösungen keine Alternative sind.

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