Einfach gesagt, sind Verbundwerkstoffe eine Kombination von Komponenten. In unserer Branche sind Verbundwerkstoffe Materialien, die durch die Kombination von zwei oder mehr natürlichen oder künstlichen Elementen (mit unterschiedlichen physikalischen oder chemischen Eigenschaften) hergestellt werden und als Team stärker sind als die einzelnen Komponenten. Die einzelnen Werkstoffe verschmelzen nicht vollständig und verlieren auch nicht ihre individuelle Identität; sie kombinieren und bringen ihre nützlichsten Eigenschaften ein, um das Ergebnis oder das Endprodukt zu verbessern. Verbundwerkstoffe werden in der Regel für einen bestimmten Zweck entwickelt, z. B. für mehr Festigkeit, Effizienz oder Haltbarkeit.

Woraus bestehen Verbundwerkstoffe?

Verbundwerkstoffe, auch faserverstärkte Kunststoffe (FVK) genannt, bestehen aus einer Polymermatrix, die mit technischen, künstlichen oder natürlichen Fasern (z. B. Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern) oder anderen Verstärkungsmaterialien verstärkt wird. Die Matrix schützt die Fasern vor Umwelteinflüssen und äußeren Schäden und überträgt die Last zwischen den Fasern. Die Fasern wiederum sorgen für Festigkeit und Steifigkeit, um die Matrix zu verstärken, und helfen ihr, Rissen und Brüchen zu widerstehen.

In vielen Produkten unserer Branche ist Polyesterharz die Matrix und Glasfaser die Verstärkung. Aber in Verbundwerkstoffen werden viele Kombinationen von Harzen und Verstärkungen verwendet – und jedes Material trägt zu den einzigartigen Eigenschaften des Endprodukts bei: Die leistungsstarken, aber spröden Fasern sorgen für Festigkeit und Steifigkeit, während das flexiblere Harz für die Formgebung sorgt und die Fasern schützt. FRP-Verbundwerkstoffe können auch Füllstoffe, Additive, Kernmaterialien oder Oberflächenbehandlungen enthalten, die den Herstellungsprozess, das Aussehen und die Leistung des Endprodukts verbessern.

Natürliche und synthetische Verbundwerkstoffe

Verbundwerkstoffe können natürlich oder synthetisch sein. Holz, ein natürlicher Verbundstoff, ist eine Kombination aus Zellulose oder Holzfasern und einer Substanz namens Lignin. Die Fasern verleihen dem Holz seine Festigkeit; Lignin ist die Matrix oder der natürliche Klebstoff, der die Fasern bindet und stabilisiert. Andere Verbundstoffe sind synthetisch (künstlich hergestellt).

Sperrholz ist ein künstlich hergestellter Verbundstoff, der natürliche und synthetische Materialien kombiniert. Dünne Schichten von Holzfurnieren werden mit Klebstoff verbunden, um flache Blätter aus laminiertem Holz zu bilden, die stärker sind als natürliches Holz.

Sind Kunststoffe Verbundstoffe?

Nicht alle Kunststoffe sind Verbundstoffe. Tatsächlich sind die meisten Kunststoffe – die in Spielzeug, Wasserflaschen und anderen bekannten Gegenständen verwendet werden – keine Verbundwerkstoffe. Sie sind reine Kunststoffe. Aber viele Kunststoffarten können verstärkt werden, um sie stärker zu machen. Diese Kombination aus Kunststoff und Verstärkung kann einige der stärksten und vielseitigsten Materialien (in Bezug auf ihr Gewicht) hervorbringen, die jemals von der Technik entwickelt wurden.

Polymerharze (wie Polyester, Vinylester, Epoxid oder Phenol) werden manchmal als Kunststoff bezeichnet.

Unter jedem anderen Namen…

Viele Begriffe werden verwendet, um GFK-Verbundwerkstoffe zu definieren. Modifikatoren werden verwendet, um eine bestimmte Faser zu identifizieren, wie z. B. Glasfaserverstärktes Polymer (GFK), Kohlenstofffaserverstärktes Polymer (CFK) und Aramidfaserverstärktes Polymer (AFK). Ein weiterer gebräuchlicher Begriff ist Faserverstärkte Kunststoffe. Darüber hinaus wurden im Laufe der Jahre weitere Akronyme entwickelt, deren Verwendung von der geografischen Lage oder der Marktnutzung abhing. So finden sich beispielsweise die Bezeichnungen Fiber Reinforced Composites (FRC), Glass Reinforced Plastics (GRP) und Polymer Matrix Composites (PMC) in vielen Referenzen. Jeder der vorgenannten Begriffe bedeutet dasselbe: FRP-Verbundwerkstoffe.