Franz Orth

An einen Werkstoff werden je nach Einsatzgebiet unterschiedliche Anforderungen gestellt. Die mechanischen Eigenschaften, die von einem Werkstoff erfüllt werden sollten, sind eine hohe Steifigkeit, eine hohe statische oder dynamische Festigkeit, und zusätzlich sollte das Bauteil bei Schlagbeanspruchung schadenstolerant sein. Diese Eigenschaften sind für ein Bauteil konstruktionsbestimmend. So ist z.B. für Rotorblätter von Windkraftanlagen oder Hubschraubern die dynamische Festigkeit Dimensionierungsgröße, während bei einer Blattfeder aus GFK die Steifigkeit und die ertragbare Dehnung entscheidend ist.
Polymere Hochleistungsverbundwerkstoffe sind aus Langfasern als Verstärkungsmaterial und einem Duro- oder Thermoplasten als Matrix aufgebaut. Die Kräfte zwischen Faser und Matrix werden durch die Grenzschicht übertragen. Durch diese drei Komponenten, Faser, Matrix und Grenzschicht und ihr Zusammenwirken sind somit die Eigenschaften eines Verbundwerkstoffes festgelegt.
Um nun für einen Anwendungsfall den optimalen Werkstoff zu finden, ist es notwendig, daß die Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften dieser drei Komponenten und den Eigenschaften des Verbundes bekannt sind, um den Werkstoff auf das geforderte Eigenschaftsprofil zuzuschneiden.
Dieser Bericht zeigt diese Zusammenhänge für die Steifigkeit, die statische und dynamische Festigkeit und die Schadenstoleranz bei Verbundwerkstoffen auf. Somit wird eine beanspruchungsgerechte Werkstoffauswahl erleichtert.