Herstellung GFK/CFK ?!

[TheThistle]

Hallo zusammen

Auf der Suche nach Informationen und Tipps zur Herstellung von GFK und/oder CFK Teilen, bin ich wiedermal hier gelandet

Ich möchte Autoteile aus leichten Materialien herstellen. Es ist mir bekannt, dass es ein recht hoher Aufwand gibt, bloss auf welche Technik soll ich mich konzentrieren, welche ist die Sinnvollste? Auf was muss man speziell acht geben?

Besten Dank und beste Grüsse

Andy

 

[Z on Speed]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

hi andy,

da du "nur" handlaminat machen kannst, würd ich gfk nehmen. cfk teile kannst zwar auch handlaminieren, jedoch bekommt man die volle festigkeit nur mit unterdruck und hitze. da dir dazu die möglichkeiten fehlen (ich geh jetzt einfach mal von aus) kommt cfk mit gleichem ergebnis wie gfk zu teuer.

mit gfk arbeiten ist eigentlich relativ einfach. die fasermatten bekommt im gut sortierten fachhandel oder online (viel billiger) als meterware auf rollen.
meine letzte 20qm rolle hab ich für 15€ bei ebay geschossen
für karosserieteile solltest du dicke matten nehmen, also je höher der g/qcm wert, umso besser. dann brauchst nurnoch polyesterharz und härter. das zeug bekommst auch in grossen gebinden, die du für deine teile wohl auch brauchen wirst.
ich persönlich mach mir meist styropor-negativformen und laminier diese dann aus. also erst die form mit folie auslgegen damit nix am styropor kleben bleibt (frischhaltefolie oder so dünne malerfolie eignen sich da prima. dann alles schön mit harz einstreichen dann die erste gf-matte reinlegen. schön andrücken und schauen dass sie gleichmässig mit harz durchtränkt wird. das spiel muss man dann eben ein paar mal machen. je nach matte und gewünschter festigkeit 10 bis 40 mal.
ist nun alles trocken und fest, kann man die negativform abnehmen. die oberfläche des gfk-teils ist jetzt aussen natürlich noch nicht ganz eben, also muss hier noch gespachtelt werden. ganz wichtig hierbei ist, dass man das gfk- stück mindestens 24 stunden ausgasen lässt, bevor gespachtelt wird, sonst gibts risse und abplatzer.
die aussenkanten müssen auch mit nem dreml oder sowas in der art bearbeitet werden, weil man ja immer bischen gf-matte nach aussen überstehn lässt.
man kann auch nach den ersten lagen gf-matte auch schon alustreifen mit reinlaminieren die später irgendwo als halterung dienen, aber da ist halt immer die frage was für ein teil es wird

wie du siehst, das ganze is kein hexenwerk aber halt zeitaufwendig ohne ende. ach ja und immer für gute belüftung sorgen

lg manu

 

[CUXZ4]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

Was Z on Speed schreibt ist voellig richtig. Eine leicht davon abweichende Moeglichkeit, die auch beim Surfboardbau verwendet wird, ist eine Positivform aus Styrofoam (blau, gibts im Baustoffhandel) herzustellen und diese dann mit Glasfasermatten und Epoxidharz zu laminieren.

Epoxidharz ist vom Oberflaechenfinish nicht so schoen wie Polyesterharz; Polyester wuerde allerdings den recht guenstigen Styrofoam aufloesen.
Nicht Polyester-loesliche Schaeume sind etwas teurer, mit Polyesterharzen lassen sich aber leichter durchsichtige hochglaenzende Oberflaechen realisieren, um darunter irgendeine Dekoration zu schuetzen.

 

[_Dirk]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

hi,

epoxid und poliester unterscheiden sich halt auch in den eigenschaften und vor allem im preis.
epoxid ist nicht so spröde wenn es ausgehärtet ist.
genauso ist es mit den glasfasermatten, es gibt lose geflockte matten welche aus lauter einzelnen kurzen glasfasern bestehen und es gibt gewebte matten welche im fertigen bauteil für elastizität sorgen.

ich kleide gartenteiche mit dem zeug aus, es macht mit und ohne gasmaske nicht wirklich spas
gfk ist nur ein schlechter ersatz für fahrzeugteile. um annähernd die festigkeit zu erreichen musst du so dick laminieren das kaum eine gewichtersparniss übrig bleibt.

und die passform von zb. kotflügeln ist unter aller sau. bei den engländern wenigstens.

 

[Uwe]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

...gfk ist nur ein schlechter ersatz für fahrzeugteile. um annähernd die festigkeit zu erreichen musst du so dick laminieren das kaum eine gewichtersparniss übrig bleibt...

Hi Dirk,

das kommt drauf an wie man es herstellt. Meine Motorhaube am Renner ist von einem Spezialisten aus CFK-Sandwich hergestellt, ist bocksteif und wiegt ganze 2,4kg :)

Er hat auch sämtliche Z3 Formen an der Hand und ist speziell auf den BMW Bereich spezialisiert: Carbon Design u. Service Jens Göke

P.S.: Er beliefert auch bekannte Rennteams mit 1a Qualität, bei Interesse gerne Details per PN

 

[_Dirk]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

ok,

wabenstrucktur und sonstige feinheiten ausen vor gelassen. es ging ja ums selbst patschen ;-)

 

[Z on Speed]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

genauso ist es mit den glasfasermatten, es gibt lose geflockte matten welche aus lauter einzelnen kurzen glasfasern bestehen und es gibt gewebte matten welche im fertigen bauteil für elastizität sorgen.

vom endergebnis würd ich jetzt mal behaupten, dass du mit beiden matten das gleiche ergebnis erzielen kannst. vorteil bei den "geflockten" matten ist die leichtere verarbeitung. man kann sie rupfen und so sauber überlappen und sie passen sich besser an rundungen an. die gewebten matten sind da bisschen störrisch

dass man sich auch wie beim surfbrettbau ne positiv form machen kann stimmt natürlich auch. mein favorit is da bauschaum, den kann man richtig schön in form bringen und danach drüberlaminieren. hab ich an meinem heck auch gemacht.
für kofferraumausbauten würde sich denn noch fein geflochtener maschendrahtzaun anbieten

 

[Uwe]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

Die geflockten Matten sind im Vergleich zu Gewebe absolut minderwertig. Erst die richtige Ausrichtung der Gewebestruktur im Rahmen einer Compoundbauweise ermöglicht es, hochfeste Bauteile mit minimalem Gewicht herzustellen.
Wenn man wie im Bootsbau mit der Faserschnitzelpistole in "massivbauweise" loswerkelt, dann kommt man auch zum Ziel, hat aber weder in Stabilität noch in Gewicht gegenüber einem Blechteil gewonnen - da hat der Dirk vollkommen recht.

...und so sieht dann eine Motorhaube in Sandwichbauweise aus die weniger als 3 Kilogramm auf die Waage bringt, auf die man sich aber sogar problemlos draufsetzen kann:

 

[Z on Speed]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

Die geflockten Matten sind im Vergleich zu Gewebe absolut minderwertig. Erst die richtige Ausrichtung der Gewebestruktur im Rahmen einer Compoundbauweise ermöglicht es, hochfeste Bauteile mit minimalem Gewicht herzustellen.
Wenn man wie im Bootsbau mit der Faserschnitzelpistole in "massivbauweise" loswerkelt, dann kommt man auch zum Ziel, hat aber weder in Stabilität noch in Gewicht gegenüber einem Blechteil gewonnen - da hat der Dirk vollkommen recht.

...und so sieht dann eine Motorhaube in Sandwichbauweise aus die weniger als 3 Kilogramm auf die Waage bringt, auf die man sich aber sogar problemlos draufsetzen kann:

sorry kann ich absolut nicht bestätigen. entscheidend ist wenn dann das gewicht der matte und ob ich nun nur als beispiel 200g fasermatte habe und die verarbeite oder 200g gewebe kommt aufs selbe hin. klar scheint die fasermatte auf den ersten blick dicker als das gewebe, nach dem laminieren ist jedoch die "luft aus der matte" raus und ich komm auf die selbe stärke wie mit gewebe
unsere flugmodelle bauen wir grundsätzlich nur noch mit fasermatte. haben dazu auch mal nen versuchsflieger mit gewebe und fasermatte ausgestattet. beide flächen hatten die gleiche stärke und das gleiche gewicht. nach nem sagen wir mal kontrollierten absturz sahen auch beide flächen gleich kaputt aus
der einzige festigkeitsvorteil einer gewebematte is die stabilität in faserrichtung, da diese ja schön parallel in eine bzw. zwei richtungen verlaufen.
(ist übrigens der selbe vorteil den man aus cfk schöpfen kann. nimmt man ne cfk platte und haut von oben mitm hammer drauf, bricht das teil. haut man auf die kante in faserrichtung wird wahrscheinlich nix passieren. gab da mal nen interessanten bericht über den bau von formel1 wagen, der genau das bestätigt.)
bei nem spoiler oder ner motorhaube is es nun relativ egal, da die belastung meist auf die grosse fläche kommt und selten in faserrichtung.
kommt jetzt einer auf die idee und sagt die flächenstabilität bei gewebe ist besser, weil das material ja gewebt ist und somit besser zusammenhält, mag das ein guter einwand sein, haut aber in der praxis auch nicht hin. auch das haben wir probiert, gleiche voraussetzungen wie beim versuchsflieger und dann ordentlich mitm hammer draufgehaun. beide platten sind gebrochen. durch das durcheinander der fasern bekommt man schon so gut wie den gleichen zusamenhalt wie beim gewebe.
bei ner motorhaube mag nun ne gewebematte ok sein, da man so gut wie keine rundungen hat. gehts nun aber an das modellieren von spoilern bassboxen oder sonstigem was 3-d verarbeitung erfordert, würd ich wegen der leichteren verarbeitung immer zu fasermatten greifen.
ich kann aus meinen gemachten erfahrungen nur sagen, dass beim handlaminieren egal ist ob faser oder gewebe. solange man nicht mit maschinen zur herstellung arbeitet, bekommt man mit keinem von beidem nen stabilitätsvorteil bei gleichem gewicht.
mein heck ist übrigens auch aus fasermatten gemacht und hat mit den einlaminierten aluhalterungen vor meinem umbau ca. 2,5kg gewogen und die materialstärke beträgt ca. 2mm

 

[Hippi]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

Ich kenne mich jetzt speziell in der Herstellung von CFK Teilen aus, da ich selber schon einige Teile gefertigt habe. Solange Du keine tragenden Teile fertigen möchtest reicht ein einfaches Handlaminieren ohne Unterdruck Procedure. Möchtest Du aber tragende Bauteile herstellen so wird das ganze schon schwieriger. Hierbei spielen beispielsweise Faserwinkel eine Rolle. Du musst einfach schauen wo das Bauteil mit welchen Kräften belastet wird und entsprechend Deine Fasern ausrichten, die auf Zug beansprucht werden. Hierbei wirst Du auch um das Unterdruck laminieren nicht herum kommen. Hierbei ist darauf zu achten Deine vorher angefertigte Form/Werkzeug mit einem speziellen Trennmittel zu beschichten, damit Du eine saubere Oberfläche Deines Laminats erreichst. Dann laminierst Du Deine Fasern. Deine Matrix ist hierbei ein hochwertiges Epoxidharz (duroplastischer Kunststoff), danach musst Du das ganze mit einem Abrissgewebe versehen und darauf kommt nochmal eine Lage Fließ oder ähnliche gut saugende Materiallien, die beim Unterdruck ziehen, den überschüssigen Harz aufnehmen und somit die Steifigkeit mit erzielen. Wärmeeinwirkung am besten in einem Autoklaven hilft, dass die Bauteile schneller aushärten. Nach dem aushärten einfach das Bauteil aus der Tüte nehmen, das Abrissgewebe abreißen und das Bauteil vorsichtig aus dem Formwerkzeug nehmen. Fertig ist das ganze.

 

[TheThistle]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

Manu, vielen Dank für deine Erfahrungen :) Mir geht es hauptsächlich um "nachbauten" von Motorhauben, Kotflügel, Türen, Kofferraumdeckel etc... vielleicht in ferner Zukunft auch Bodykits (man kann ja nie wissen ) ...Scheinbar wäre dann Unterdruck und Hitze ein notwendiges Übel. Wie ich zum Unterdruck komme (Apotheke? ) , weis ich zwar noch nicht, aber so ein Ofen hat ein Kumpel in seiner Firma.

Styropor/Styrofoam wie kann ich das bearbeiten, bzw beispielsweise eine Negativform einer Motorhaube bauen? Ich hab im Internet zufällig eine Story gelesen, bei der eine Corvettemotorhaube nachgebaut wird. Die Haube wird bearbeitet und mit GFK laminiert (nennt man das so?). Anschliessend wird das GFK glatt geschliffen und innendrin mit CFK laminiert, welches später die eigentliche Haube wird. Mein Gedanke - bevor ich mich näher damit beschäftigt hatte - war erst das Objekt in einer Gipsform zum Negativ zu bringen, anschliessend die Gipsform zu laminieren.

Vielen Dank Hippi - auf den ersten Blick scheints ganz simpel, aber das ist es wohl nicht zB beim Abrissgewebe, versteh ich nur Bahnhof...

Wie ist es eigentlich mit den Lagen - braucht es da nur eine, oder ists besser mit mehreren Lagen zu arbeiten? Wieviele brauchts?

Andy

 

[Lotto86]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

Grundsätzlich kann man jeden Kunststoff durch faserförmige Materialien verstärken. Üblich ist das verstärken mit Fasern bei Reaktionsharzen /z.B. Up-Harzen, EP-Harzen) und bei einigen Thermoplasten (PP,PE,PA,POM).
Durch das verstärken mit Fasern entsteht ein höherer Elastizitätsmodul(+Steifigkeit +Belastbarkeit)
Um die Haftung der Glasfasermatten zu verbessern, kann ein Haftvermittler eingesetzt werden.
Neben den Endlosfasern gibt es noch die Stapelfasern, Langfasern, kurzfasern, Spinnrovings usw.
Die Glasfasern verleihen den GFK Teilen eine wesentlich höhere festigkeit und je nach verwendetem Produkt sind die mechanischen Werte in einer Richtung (Rovings) oder die in zwei Richtungen (Gewebe) betont.
Bei Glasfasermatten sind diese Werte in alle Richtungen gleich, aber nicht auf so hohem Niveau.
Gewebe mit Glasfasern in Kette und Schuß werden als bidirektionale Gewebe bezeichnet.
Darüber hinaus gibt es Sandwichgewebe, die dreidimensional aufgebau sind, d.h. bei der Tränkung dieser Gewebematten mit Harz stellen sich die Innenstege auf, so daß eine Art Sandwitchplatte ensteht.
Neben Glasfasern werden auch Kohlenstofffasern(Graphitfasern) eingesetzt. Diese werden aus Polyacrylnitrilfasern über verschiedene thermische Behandlungsprozesse gewonnen und haben ca. das 5 bis 6-fache Elastizitätsmodul wie Glasfasermatten.
Glasfasermatten: 225 bis 450g/m²
Rovinggewege: 300 bis 900g/m²
Glasfasergewebe: 40 bis 500g/m²


Härtung der Reaktionsharze:

Warmhärtung mit Reaktionsharz + Härter(Peroxid) + Wärme(70C+)
Kalthärtung mit Reaktionsharz + Härter(Peroxid) + Beschleuniger (initiator) ca. 30C-50C
Bei kaltgehärteten Teilen ist eine Nachhärtung (ja sowas gibt's) zu emphfehlen(Tempern)!

Die Copolymerisation(verkettung der einzelnen,teils verschiedenen monomeren) ist gekennzeichnet durch den Temperaturverlauf während der Härtung.
Dabei tritt eine Volumenschwindung von etwa 8% bis 9% auf (bei reinem Harz)

Die Formgebung bei UP Harzen muss spätestens bis zum Ende der Gelierzeit abgeschlossen sein!!!
Die entformung der Teile darf erst erfolgen, wenn die Härtezeit deutlich überschritten ist.

Härter: Benzoylperoxid, Methlyethylketonperoxid und Cyclohexanonperoxid
pastös, fest oder flüssig
Beschleuniger: Kobaltnaphthenat, Kobaltoctoat, Dimethylparatoluidin, Diethylanilin, Dimethylanilin
flüssig

Arbeitsschritte beim Handlaminieren:
1. Trennmittel auf die Form auftragen, trocknen lassen und evtl. polieren
2. Feinschicht aufbringen
3. Nach beginn des Gelierens der Feinschicht laminieren(Harz und zugeschnittene Verstärkungslagen aufbringen).
4. Schlußstrich mit LT Harz aufbringen
5. Nach ausreichender Härtung entformen
6. Nachhärten

Werkzeuge:
Pinsel mit Naturborsten
Lammfellrolle
Gerillte Rolle aus Polytetrafluorethylen (PTFE --> Teflon
Schutzbrille und Handschuhe evtl. Gasmaske(kein Scherz sonst wird man )

Muss jetzt mal was essen, sonst könnte ich noch locker 10 Seiten schreiben.
Bei Fragen, einfach fragen!

MfG Verfahrensmechaniker für Kunststoff und Kautschucktechnik Fachrichtung Spritzgießen, Lotto

 

[Uwe]

AW: Herstellung GFK/CFK ?!

Eine gute Quelle für fundierte Infos und alles was man zum laminieren benötigt: R&G Online