Carbonfaser-Bauteile bemessen

[kragi]

Hallo zusammen,

hat jemand Erfahrung mit der Herstellung und vor Allem mit der Bemessung von Carbonfaserbauteilen?

Ich schätze mal, man kann die Methoden des Stahlbetonbaus und Spannbetonbaus anwenden.
Die Carbonfasern würden der Stahlbewehrung entsprechen. Diese Matten gibt es aber in Hülle und Fülle mit etlichen unterschiedlichen Webarten. Woher weiß man, was die aushalten?
Dem Beton würde das Harz entsprechen. Gibt's da auch viele unterschiedliche? Welche physikalischen Eigenschaften haben welche im fertigen Zustand?
Wenn man die Carbonfasern wie oft bestreicht, wie dick ist dann die aufgebrachte Schicht? Kann man die Arbeit im Nachhinein mit weiteren Schichten verstärken? Wenn ja, unter welchen Voraussetzungen? "Polierte Platte" ist vermutlich eher ungünstig.
Wie könnte man biegesteife Ecken herstellen, ohne die Einzelteile zu verschrauben? Funktionieren konsolenartige Bauteile mit zunächst herausragender Anschlussbewehrung?

Wie weise ich also eine Carbon-Tischplatte samt Carbon-Beinen so nach, dass die Konstruktion einer vorgegebenen Last standhält und eine vorgegebene Durchbiegung nicht überschreitet? Die Schnittkräfte sind nicht das Problem, sondern die Materialnachweise.

Literaturhinweise würden auch weiterhelfen.

Liebe Grüße
kragi

P.S.:
Alternative Materialien z.B. Holz sind nicht das Thema.
Ja, ich weiß, das ist hier das Harfenforum.

[Maira]

Frag doch mal die Bootsbauer.
Deren moderne Rennboote sind doch auch mit Karbon gebaut,
oder die Rennautobauer, deren Chassis ist auch aus Karbon.

Die werden Dir keine Betriebsgeheimnisse verraten, aber vielleicht,
woher Du Fachliteratur u.Ä. herbekommst.

[kragi]

Super Idee! Danke!

[bastian]

Das bisschen, was ich aus dem Studium noch weiß:

- dein Ansatz mit dem Stahlbeton ist falsch. Bei Stahbeton nimmt der Beton (Druck-)Kräfte auf. Das kann der ganz prima. Im Carbonverbund nimmt fast nur die Faser Kräfte auf, der Kleber (im Fachmund Matrix) ist nur dafür zuständig, Scherspannungen zwischen den Fasern aufzunehmen. Die unterschiedlichen E-Module machen es möglich.

- Deshalb Fasern in Lastrichtung orientieren (ok, da stimmt das Gleichnis mit dem Stahlbetonbau dann doch ein bisschen)

- Für ein optimales Ergebnis möglichst wenig Kleber im Verbund. Zum einen kommen bei dünnen Schichtdicken die hohen Adhäsionskräfte dann besser zur Wirkung (Adhäsion ist stärker als Cohäsion). Zum anderen kriegt man mehr Fasern auf die selbe Werkstoffdicke, wenn man weniger Kleber verwendet. Deshalb werden die Matten mit hohem Druck aufeinandergepresst.

- Biegesteife Ecken ähnlich wie in der Blechverarbeitung, durch Dreidimensionalität.

- Reißfestigkeit und mögliche Matrixwerkstoffe gibt der Hersteller vor. Im Prinzip gibt es im Handlaminierverfahren Epoxy-, Polyester- und diverse andere Harze. I.d.R. Mehrkomponentenklebstoffe nach dem Polyadditinsprinzip. Auswahl des Matrixwerkstoffes nach den gewünschten Eigenschaften (Wetter- und Strahlungsfestigkeit z.B.). In industriellem Maßstab auch Thermoplaste.

- Berechnung der Klebeverbindung schwierig. Bei hochbelasteten Bauteilen eine Probe zerreißen lassen als Festigkeitsnachweis.

So war es vor zehn Jahren....

Was hast du denn vor? Hobbybau oder Job? Musst du Statik nachweisen? In dem Fall würde ich es rechnen lassen und nicht selber machen.

[kragi]

Es geht um ein Hobbyprojekt, das ich aus verschiedenen Gründen erst in ca.10 Jahren beginnen kann, das mir aber schon seit langem keine Ruhe lässt, so dass ich in der Zwischenzeit über die Ausführung nachdenke.
Die Statik mache ich auf jeden Fall selbst. Spaß muss sein. Die kann sich jemand dann anschauen, der sowas jeden Tag macht. Ich muss ja nicht alles zu Fuß rechnen, wie früher, als nicht mal ein Tabellenkalkulationsprogramm zur Verfügung stand.

Dann nehmen die Carbonfasern tatsächlich Druck auf? Hätte ich nicht gedacht. Wieviel denn? Hersteller fragen, hm?
Naja, bis die Statik fertig ist, hat es da wahrscheinlich wieder eine Weiterentwicklung gegeben.