Kohlefasern / Carbon

Teile aus CFK (Kohlefaserverstärkter Kunststoff) können mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden: Injektionsverfahren, Handlaminat, Infusionsverfahren und Nasspressen. Carbonbauteile übertrumpfen dank ihres geringen Gewichts und der hohen Festigkeit vergleichbare Exponate aus Stahl und Aluminium.​

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CFK besteht aus Carbonfasern, die in eine Kunstharzmatrix eingebettet sind. Die mechanischen Eigenschaften des ausgehärteten Verbundwerkstoffs werden hauptsächlich durch die Zugfestigkeit und Steifigkeit der Carbonfasern bestimmt. Dass sich die Fasern unter Belastung gegeneinander verschieben wird durch die Matrix verhindert. In erster Linie profitiert der Verbundwerkstoff von den Eigenschaften des Fasermaterials, deshalb wird in der Regel ein möglichst hoher Faservolumenanteil angestrebt: So viel Faser wie möglich, so wenig Matrix wie nötig. Keine Lufteinschüsse oder Hohlräume und alle Fasern müssen mit der Kunstharzmatrix benetzt sein.

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Je nach Bedarf werden die einzelnen Faserlagen in unterschiedlichen Richtungen angeordnet um die Festigkeit und Steifigkeit des aus CFK hergestellten Materials auszugleichen. Die Festigkeit ist nämlich in Faserrichtung wesentlich höher als quer zur Faser.

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Die vollständige Auslegung eines Bauteils wird durch Berechnungen nach der klassischen Laminierungstheorie unterstützt. Diese ist die Grundlage einer Vielzahl von Berechnungsprogrammen für faserverstärkte Kunststoffe. 

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Im Vergleich zum Werkstoffe Stahl haben Kohlenstofffasern eine deutlich geringere Dichte. Ihre gewichtsspezifische Steifigkeit in Faserrichtung ist jedoch je nach Fasertyp leicht (ca. 10-15 %) oder sogar deutlich (ca. Faktor 2) höher als die von Stahl. Das Ergebnis ist ein sehr steifer Werkstoff, der sich besonders für Anwendungen mit einer Hauptbelastungsrichtung eignet. Geringe Masse bei gleichzeitig hoher Steifigkeit.