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Was ist Leichtbau?

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Leichtbau ist eine Konstruktionsphilosophie, die maximale Gewichtseinsparung erreichen soll. Ziel ist es unter Nutzung aller konstruktiven, werkstoff- und fertigungstechnischen Mittel bei einem Produkt die Masse zu reduzieren und die Gebrauchsgüte zu erhöhen.

Ein Hauptargument für Leichtbau ist die Einsparung von Rohstoffen und Kosten sowohl bei der Herstellung des Produkts als auch bei dessen Nutzung.
Bei Fahr- und Flugzeugen ist bei konsequentem Leichtbau eine geringere Antriebsleistung für die gleichen Fahr- bzw. Flugeigenschaften notwendig. Des Weiteren sinkt der Kraftstoffverbrauch und das Gewichtsverhältnis von Transportmittel und Fracht verbessert sich. So kann das Gesamtgerät, Antriebsquelle und Kraftstoffvorrat kleiner dimensioniert werden.

Einsatzfelder von Leichtbau sind heute Luft- und Raumfahrtindustrie, Fahrzeugbau für Straßen- und Schienenfahrzeuge, Caravan- und Wohnmobilbau, Schiffsbau - wie Boote und Kanus, Maschinen- und Anlagenbau, Sportartikel, Möbel und Bauwesen. Auch im Hausbau finden Leichtbaumaterialien vielfältige Verwendungen.

In vielen Unternehmen und Branchen werden die Möglichkeiten und Chancen heute erkannt und weiterentwickelt. Die Gewichtsreduzierung ist ein erheblicher Vorteil für Versand und Transport.

Welche Materialien gibt es?
In den letzten Jahren gewinnen Kunststoffe und speziell Faser-Kunststoff-Verbunde an Bedeutung. Durch ihre hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten sind sie attraktive Leichtbauwerkstoffe. Sie bieten eine Fülle neuer Verarbeitungs- und Gestaltungsmöglichkeiten.
Sandwichplatten mit faserverstärkten Kunststoffen wie CFK- oder GFK-Platten als Deckschicht und einem Wabenkern aus unterschiedlichsten Kunststoffen wie PP (Polypropylen) oder Pappe, oder geschäumten Kunststoffen wie EPS, XPS (Polystyrol), PU (Polyurethan), PET (Polyester), sind die klassischen Leichtbauwerkstoffe. Aber auch naturfaserverstärkte Kunststoffe finden Verwendung.

FAQs - Häufig gestellte Fragen

Kunststoffe


Als Kunststoff bezeichnet man einen Festkörper, dessen Material synthetisch oder halbsynthetisch aus monomeren organischen Molekülen hergestellt wird.

Kunststoffe bestehen aus Millionen sehr langer, ineinander verschlungener Molekülketten (Polymeren), die aus sich stets wiederholenden Grundeinheiten (Monomeren) zusammengesetzen.
Ein herausragendes Merkmal von Kunststoffen ist, dass sich ihre technischen Eigenschaften, wie Formbarkeit, Härte, Elastizität, Bruchfestigkeit, Temperatur-, Wärmeformbeständigkeit und chemische Beständigkeit, durch die Wahl von Ausgangsmaterial, Herstellungsverfahren und Beimischung von Additiven in weiten Grenzen variieren lassen. Kunststoffe werden zu Formteilen, Halbzeugen, Fasern oder Folien weiterverarbeitet. Sie dienen als Verpackungsmaterialien, Textilfasern, Wärmeisolierung, Rohre, Bodenbeläge, Bestandteile von Lacken, Klebstoffen und Kosmetika, in der Elektrotechnik als Material für Isolierungen, Leiterplatten, Gehäuse, im Fahrzeugbau als Material für Reifen, Polsterungen, Armaturenbretter, Benzintanks und vieles mehr.


GFK Glasfaserverstärkte Kunststoffe

Moderne Rotorblätter von Windkraftanlagen werden aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt.

Glasfaserverstärkte Kunststoffe =GFK sind ein kostengünstiger und dennoch sehr hochwertiger Faser-Kunststoff-Verbund. In mechanisch hoch beanspruchten Anwendungen findet sich glasfaserverstärkter Kunststoff ausschließlich als Endlosfaser in Geweben oder in UD(unidirektionalen)-Bändern.
Verglichen mit Faser-Kunststoff-Verbunden aus anderen Verstärkungsfasern hat der glasfaserverstärkte Kunststoff einen relativ niedrigen Elastizitätsmodul. Selbst in Faserrichtung liegt er unter dem von Aluminium. Bei hohen Steifigkeitsanforderungen ist er daher nicht geeignet. Ein Vorteil der Glasfaser im Verbund mit einer passenden Kunststoffmatrix, liegt in der hohen Bruchdehnung und der elastischen Energieaufnahme. Glasfaserverstärkter Kunststoff hat auch in aggressiver Umgebung ein ausgezeichnetes Korrosionsverhalten. Dies macht ihn zu einem geeigneten Werkstoff für Behälter im Anlagenbau oder auch für Bootsrümpfe.
Mit einer geeigneten Matrix hat glasfaserverstärkter Kunststoff eine gute elektrische Isolationswirkung, was ihn zu einem gut brauchbaren Werkstoff der Elektrotechnik macht. Besonders Isolatoren, die hohe mechanische Lasten übertragen müssen, werden aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Schaltschränke für den Außenbereich werden wegen der Beständigkeit und Stabilität des Materials häufig aus GFK gefertigt.
GFK-Laminate lassen sich gut bearbeiten. Holzbearbeitungsmaschinen zum Sägen, Fräsen, Schneiden, Bohren, Schleifen und Biegen finden Nutzung, aber auch Schneiden mit Wasserstrahltechnik ist problemlos möglich und wird von uns angeboten.

Zu unseren GFK-Produkten
SkinTec >
Steinbach T1 - ThermoTec-Platte >

CFK Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) werden bei hochbelasteten Sportgeräten wie Fahrradrahmen eingesetzt.

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff = CFK, für Carbon-Faserverstärkter-Kunststoff bezeichnet einen Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei dem Kohlenstofffasern, meist in mehreren Lagen, als Verstärkung in eine Kunststoffmatrix eingebettet werden.
Die Matrix besteht meist aus Duromeren, zum Beispiel Epoxidharz, oder aus Thermoplasten. Für thermisch hochbelastete Bauteile (z. B. Bremsscheiben) kann die Kohlenstofffaser auch in einer Matrix aus Keramik gebunden werden.
CFK wird verwendet, wenn hohe gewichtsspezifische Festigkeiten und Steifigkeit gefordert sind, z. B. in der Luft- und Raumfahrt, im Fahrzeugbau oder für Sportgeräte wie Fahrradrahmen, Speedskates, Tennisschläger, Sportpfeile, Fußballschuhe und Angelruten. Im Bauwesen wird CFK in Form von Lamellen oberflächlich oder in Schlitze auf die Bauteiloberfläche geklebt, um Bauwerke zu verstärken.


Sandwichplatten


Als Sandwichplatte wird eine dreischichtige Verbundkonstruktion in Sandwichbauweise bezeichnet, die aus zwei tragenden Deckhäuten und einem Stützkern besteht. Der Stützkern kann aus einer Wabenstruktur - auch als Honeycomb (dt. Honigwabe) bezeichnet - bestehen, hier werden Waben aus Pappe, Polypropylen, Aluminium verwendet. Als Kernmaterial werden aber auch geschäumte Kunststoffe, wie Polyurethan, Polystyrol o.ä. genutzt - diese besonders zur thermischen Isolation im Baubereich oder in Gehäusen von Fahrzeugen oder Maschinen. Die Deckhäute können aus Pappe, Kunststoff, Faserverbundwerkstoffen (z.B. CFK, GFK oder Naturfaserverstärkten Kunststoffen) oder Metallblech bestehen. Verschiedene Materialkombinationen zwischen Stützkern und Deckhäuten sind möglich; Stützkern und Deckschicht werden üblicherweise verklebt.

Zu unseren Sandwich-Produkten:
Steinbach S1 - Standardplatte
Steinbach S2 - Leichte Platte
Steinbach S3 - Bodenplatte
Steinbach T1 - ThermoTec-Platte
Naturfaser-Sandwichstrukturen

Wabenkerne


Wabenplatten sind nach dem Prinzip der Bienenwabe aufgebaute Platten, die kleine Hohlräume nebeneinander liegen haben. Wabenkerne können aus Pappe, Polypropylen, Aluminium oder anderen Stoffen hergestellt werden. Durch die Wabenstruktur wird eine hohe Festigkeit der Platte bei geringem Gewicht erreicht.

Zu unseren Wabenkern-Produkten:
Steinbach W1 - PP-Wabenkern

Naturfaserverbundwerkstoffe

3-dimensional verformte Naturfaser-Verbundwerkstoff-Teile

Für den Einsatz von Naturfaser-Verbundwerkstoffen statt herkömmlicher Kunststoff- Verbundwerkstoffe sprechen das leichte spezifische Gewicht die guten mechanischen Eigenschaften, die ähnlichen Produktionskosten und natürlich auch ökologische Aspekte.
Einsatzbereiche für Naturfaser-Verbundwerkstoffe finden sich überall. Insbesondere in den Bereichen Leichtbau, Möbelindustrie, Sport und Freizeitindustrie oder im Automobilbereich, und selbstverständlich in ökologisch sensiblen Bereichen.
Das Prinzip der Verbundwerkstoffe ist aus der Natur entnommen: Die natürlichen Materialien sind im Laufe der Evolution über drei Milliarden Jahre optimiert worden. So entstanden besonders stabile und leichte Verbindungen. Ein Beispiel sind die eingebetteten Zellulosefasern des Holzes.
Da liegt es nahe für die heutigen hohen Anforderungen in Verbundwerkstoffen auch Pflanzenfasern zu verwenden.
In modernen naturfaserverstärkten Werkstoffen finden wir heute vor allem Fasern von Flachs, Hanf, Kenaf, Sisal und Albaca. Diese Fasern mit sehr hoher Festigkeit werden in ein anderes Material mit hoher Zähigkeit, der Matrix, eingebettet. Die Matrix und die eingebetteten Verstärkungsfasern bestimmen zusammen mit dem Fertigungsverfahren die Eigenschaft des Werkstoffs und seine optimalen Kennwerte.
Als Matrix verwenden wir Kunststoffe - synthetischen Polymere - wie Polypropylen (PP) oder Biopolymere, die bis zu 100 % biologisch abbaubar und 100 % erdölfrei sind.

Zu unseren Produkten:
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