Pultrudierte Profile

Aufgrund der vergleichsweise geringeren Durchmesser ihrer Stränge wiegt Kohlefaser etwa halb so viel wie Glasfaser. Beim Vergleich gleichwertiger Stücke aus pultrudiertem Fiberglas und pultrudierter Kohlefaser ist dieser Unterschied jedoch möglicherweise nicht so groß, da das Harz eine erhebliche Menge an Volumen hinzufügt und in beiden Fällen im Allgemeinen die Fasern selbst überwiegt.
Kohlefaser weist außerdem eine höhere Faserfestigkeit auf als Glasfaser. Doch wie der Gewichtsunterschied ist dieser Festigkeitsunterschied für sich genommen nicht unbedingt ein signifikanter Faktor.
Beispielsweise hat Kohlefaser eine Faserfestigkeit von 4127, während die als E-Glas bekannte Glasfaserart eine Faserfestigkeit von 3450 hat – etwa 16 Prozent weniger.
Doch die Unterschiede zwischen den beiden Materialien werden deutlich, wenn man diese Faktoren zusammen betrachtet. Das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht drückt aus, wie stark jedes Material im Verhältnis zu seinem Gewicht ist.
E-Glas hat ein Festigkeits-Gewichts-Verhältnis von 564, während Kohlefaser ein Festigkeits-Gewichts-Verhältnis von 1013 hat – fast doppelt so hoch.
Diese hohe Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht bedeutet, dass Hersteller beim Pultrudieren eines bestimmten Produkts weitaus weniger Kohlefasern verwenden müssen. Dadurch können pultrudierte Carbonfaserprodukte oft mit deutlich dünneren Querschnitten auskommen.
Hier kommt die tatsächliche Gewichtsreduzierung ins Spiel, da weniger Harz verwendet werden muss.

Kohlefaser ist nicht nur stärker als Glasfaser, sondern auch steifer. Diese zusätzliche Steifigkeit kann sich als äußerst nützlich erweisen und es den Herstellern ermöglichen, weitaus präzisere Steifigkeitsanforderungen zu erfüllen.
Beispielsweise erforderten die Silizium-Trackermodule im Inneren des Large Hadron Collider des CERN einen Grad an Steifigkeit, den nur Kohlefaser-Pultrusionen bieten konnten.
Diese erhöhte Steifigkeit bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass Kohlefaser für alle Anwendungen die bessere Wahl ist.
Glasfaser ist aufgrund seiner relativ geschmeidigen Beschaffenheit eine weitaus bessere Wahl für Anwendungen, die hohe Biegemuster erfordern. Das kleine Biegefenster von Kohlefaser kann ihre Verwendung für solche Anwendungen ausschließen.
Ebenso wie das Verhältnis zwischen Gewicht und Festigkeit beeinflusst die Steifigkeit eines Pultrusionsmaterials dessen Langzeitzähigkeit.
Glasfaser gilt im Allgemeinen als widerstandsfähiger als Kohlefaser, da sie aufgrund ihrer größeren Flexibilität Belastungen und körperlicher Misshandlung leichter standhält.
Obwohl Kohlefaser stärker ist, weist sie in der Regel eine niedrigere Bruchstelle auf, wodurch sie im Laufe der Zeit anfälliger für Schäden ist.

Im Vergleich zu Materialien wie Stahl und Aluminium hat Glasfaser einen relativ kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten – das heißt, er wird bei Temperaturänderungen nicht wesentlich größer.
Wenn das Material jedoch extremen Schwankungen ausgesetzt ist oder die Toleranzen besonders eng sind, ist die Glasfaser-Pultrusion möglicherweise keine geeignete Wahl.
Kohlenstofffasern haben in dieser Hinsicht eine bemerkenswerte Eigenschaft: Sie haben tatsächlich einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dadurch dehnt sich die Kohlenstofffaser bei sinkenden Temperaturen aus.
Diese Tendenz gleicht effektiv die Tatsache aus, dass die Harzmatrix, die zum Zusammenbinden der Fasern verwendet wird, einen positiven Koeffizienten aufweist, was im Wesentlichen zu einem nahezu neutralen Gesamtkoeffizienten führt.

Der Kostenvorteil liegt eindeutig auf der Seite von Glasfaser. Die Herstellung langer Carbonfasern ist weitaus zeitaufwändiger und schwieriger Prozess, was Carbonfasern natürlich auch teurer macht.
Ebenso trägt das breitere Einsatzspektrum von Glasfaser – einschließlich Produkten ohne Vorsprünge – dazu bei, dass der Preis weitaus wettbewerbsfähiger bleibt.
Letztendlich weisen sowohl Glasfaser als auch pultrudierte Kohlefaser einzigartige Eigenschaften auf, und keines davon ist für alle Anwendungen ein klarer Gewinner.
Stattdessen müssen Sie die Anforderungen und Parameter eines bestimmten Produkts sorgfältig abwägen, um das für Ihre Anforderungen am besten geeignete Material auszuwählen.