In einem Verbundwerkstoff ist die enthaltene Faser das entscheidende, lasttragende Element. Ihre Aufgabe ist es, die Festigkeit des Harzes zu verbessern – verschiedene Fasertypen haben ganz unterschiedliche Eigenschaften, mit denen sie die Eigenschaften des Werkstoffes maßgeblich bestimmen. Diese Eigenschaften und Charakteristika werden im folgenden Kapitel erklärt.
Eigenschaften von Verstärkungsfasern
Die mechanischen Eigenschaften der meisten Verstärkungsfasern sind denen der im Verbundwerkstoff verwendeten Harze deutlich überlegen; die Eigenschaften des Verbundwerkstoffes werden demnach von dem verwendeten Fasertyp dominiert.
Die vier wichtigsten Faktoren, die den Beitrag der Faser zum Verbundwerkstoff bestimmen, sind:
- Die mechanischen Eigenschaften der Faser selbst;
- Das Zusammenspiel von Faser und Harzmatrix an den Grenzflächen;
- Der Anteil der Faser am Verbundwerkstoff (Faservolumengehalt);
- Die Orientierung der Fasern im Verbundwerkstoff
Der Faservolumenanteil in einem Verbundwerkstoff in erster Linie von der Art und Weise seiner Herstellung ab; unter Vakuum im Autoklaven gepresste Laminate enthalten viel mehr Fasern pro Volumen (>70 %) als beispielsweise handwerklich gefertigte Nasslaminate (
Da alle Verstärkungsfasern eingeleitete Kräfte nur entlang ihrer Faserrichtung aufnehmen können, kommt der Orientierung der Fasern in einem Laminat große Bedeutung zu. Die anisotropen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen lassen sich bei der Auslegung von Bauteilen vorteilhaft nutzen, indem man den überwiegenden Anteil der verwendeten Fasern entlang der zu erwartenden Krafteinleitung verlegt. So entstehen Laminate mit geringem „parasitärem“ Gewicht durch Fasern, die Festigkeiten bringen, wo gar keine gefordert sind – ein entscheidender Vorteil gegenüber klassischen, isotropen Werkstoffen wie z.B. Metallen!
