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Die Vorteile von Kohlefaser in der Luft- und Raumfahrtindustrie

Der globale Kohlefasermarkt erreichte im Jahr 2020 einen Wert von 3,7 Milliarden $ und soll bis 2031 auf 8,9 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Kohlefaser hat mehrere Eigenschaften, die sie zu einem der nützlichsten und vielseitigsten Materialien machen, die heute erhältlich sind.

Die Verwendung von Kohlefaser kann viele Vorteile bieten. Um herauszufinden, warum, lies weiter.

Was ist Kohlefaser

Kohlefaser ist ein Polymer, das aus verwobenen Fasern besteht. Diese Fasern bestehen aus Strähnen mit einem Durchmesser von ungefähr 5 bis 10 Mikrometern – weniger als der von menschlichem Haar.

Zusammen verwebt ergeben diese Fasern Kohlefasergewebe. Das Tuch kann dann über eine Form gelegt und mit Harz oder Kunststoff beschichtet werden, um ihm eine dauerhafte Form zu geben.

Vorteile von Kohlefaser

Stärke

Die vielleicht bekannteste Eigenschaft von Kohlefaser ist ihre Festigkeit. Normalerweise kann ich eine Zugfestigkeit von etwa 500 ksi (3,5 Gpa) haben.

Um dies ins rechte Licht zu rücken, haben Stahl und Aluminium im Allgemeinen eine Zugfestigkeit von 65 ksi bzw. 125 ksi.

Gewicht

Die Festigkeit von Kohlefaser ist bereits beeindruckend, aber wenn man das Gewicht berücksichtigt, fängt es wirklich an, sich abzuheben.

Was Metalle angeht, hat Aluminium eines der besten Festigkeits-Gewichts-Verhältnisse. Kohlefaser ist deutlich stärker als Aluminium und wiegt etwa 40 % weniger.

Dies macht es zu einem unglaublich nützlichen Material in der Luft- und Raumfahrtindustrie, da Festigkeit und Gewicht zwei der wichtigsten Faktoren bei der Konstruktion von Flugzeugteilen sind.

Ein Flugzeug, das Kohlefaser gegenüber Aluminium verwendet, kann bis zu 20 % weniger wiegen. Leichtes Material bedeutet eine bessere Treibstoffeffizienz und es wird geschätzt, dass für jedes reduzierte Kilogramm über die Lebensdauer des Flugzeugs Kosten in Höhe von etwa 1 Million US-Dollar eingespart werden.

Aerodynamik

Der Herstellungsprozess ermöglicht es, dass Kohlefaserteile sehr komplex und dennoch sehr glatt sind. Daher können Teile besser aerodynamisch optimiert werden.

Dies trägt zur Verbesserung der Treibstoffeffizienz bei und bedeutet, dass ein Flugzeug insgesamt schneller ist. Die Steifigkeit ist auch ideal für die Herstellung von Flugzeugen mit gepfeilten Tragflächen in Verkehrsflugzeugen. Dies verringert den Luftwiderstand und kann den Kraftstoffverbrauch um bis zu 5 % senken.

Korrosionsbeständigkeit

Stahl enthält Eisen, das bestimmte Typen anfällig für Rost macht. Aluminium rostet nicht, aber wenn es längere Zeit Feuchtigkeit und anderen äußeren Einflüssen ausgesetzt ist, kann es korrodieren.

Etwas, das für Luft- und Raumfahrtanwendungen sowie für andere Anwendungen sehr nützlich ist, ist, dass Kohlefaser vollständig rost- und korrosionsbeständig ist.

Gemeinsame Anwendungen

Aufgrund ihrer vielen Vorteile hat sich Kohlefaser zu einem gebräuchlichen Material für verschiedene Anwendungen entwickelt:

Abgesehen von den mechanischen Eigenschaften werden Kohlefasern manchmal einfach wegen ihres Aussehens verwendet. Dies ist am häufigsten bei High-End-Autos der Fall.

Was Sie brauchen

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