CFK und Mengenleistung in der Fertigung

CFK (Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff)

• Schwingbelastungen limitieren die Nutzung der vollen Zug- oder Druckfestigkeit.
• Hauptverbundwerkstoffe: Glasfaser-(GFK), Kohlenstofffaser-(CFK) und aramidfaserverstärkte Kunststoffe (AFK).
• Fasern bilden die tragenden Elemente, während die Matrix (Kunststoff) die Fasern fixiert und Schubkräfte überträgt.
• Einsatz von Kohlenfaserverbundwerkstoffen ermöglicht Gewichtsreduktionen bis zu 25%.
• Kosten für neue Materialien müssen wirtschaftlich vertretbar sein.

Mengenleistung (Flexibilität und Automatisierungsgrad)

• Flexibilität bedeutet, eine Vielzahl an unterschiedlichen Bauteilen herstellen zu können.
• Automatisierungsgrad beschreibt den Anteil manueller Tätigkeiten; reicht von 0% (ständige Anwesenheit notwendig) bis 100% (vollautomatische Fertigung).
• Hohe Flexibilität führt häufig zu Rapid Manufacturing, wo keine Werkzeugherstellung erforderlich ist.
• Besondere Eignung für Einzelfertigungen oder Kleinserien, schnelle Herstellung von Vorserienteilen möglich.

Potenziale und Anforderungen an die Verfahren

• Vorteile: Werkzeuglosigkeit, reduzierte Time-to-Market, geringere Entwicklungszeit und -kosten durch schnelle Realisierung.
• Just-in-Time Produktion vermeidet Lagerhaltung und ermöglicht geometrisch komplexe Teile.
• Geometrieänderungen durch Datenänderungen jederzeit möglich.
• Nachteile: langsame Bearbeitungsgeschwindigkeit und längere Fertigungszeiten.
• Besondere Potenziale: schnelle Ersatzteilfertigung und Herstellung nicht mit konventionellen Verfahren produzierbarer Bauteile.
• Anforderungen an Eigenschaften sollten mit konventionellen Werkstoffen vergleichbar sein.
• Mangel an Standards und Normen für additive Fertigung bleibt problematisch.

Umsetzung, Anwendungsgebiete und Beispiele

• Anwendung findet sich besonders in der Medizin durch Einzelfertigung.
• Wegfall von Lagerhaltung ermöglicht ortsunabhängige Produktion.

Einführung in die Fertigungstechnik

• Fertigungstechnik befasst sich mit Formgebung und Veränderung der Eigenschaften von Bauteilen, beschrieben in DIN 8580.
• Hauptgruppen: Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten und Änderungen der Stoffeigenschaften.
• Fertigungsverfahren orientieren sich an der Festigkeit der Werkstoffe.

Werkstoffe

• Stahl ist der meistverwendete Konstruktionswerkstoff, gefolgt von Leichtmetallen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen.
• Werkstoffwahl berücksichtigt Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit, Verfügbarkeit und Kosten.
• Leichtbau fördert Gewichtseinsparungen und senkt Betriebskosten, häufig verwendete Materialien sind Aluminium, Titan und faserverstärkte Kunststoffe.
• Verbundwerkstoffe kombinieren vorteilhafte Eigenschaften, CFK bietet hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit.

Anforderungen an Werkstoffe

• Stahl wird aufgrund seiner Eignung, Preis und universeller Anpassung oft im Maschinenbau eingesetzt.
• Faserverbundwerkstoffe finden zunehmend Verwendung im Automobil- und Fahrzeugbau.

Dieses Quiz behandelt die Grundlagen von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) und deren Einsatz in der Fertigung. Besonders werden die Schwingbelastungen, die Hauptverbundwerkstoffe und der Automatisierungsgrad betrachtet. Erfahren Sie, wie CFK zur Gewichtsreduktion beiträgt und welche Rolle Flexibilität in der modernen Produktion spielt.