Arten von Kohlefaser-Verbundgeweben

Kohlefaserverbundwerkstoffe werden auf verschiedene Arten gewebt. Wenn Sie diese verstehen, können Sie Ihr Produktdesign optimieren, die Produktleistung weiter verbessern, Gewicht und Kosten reduzieren und letztendlich die Wettbewerbsfähigkeit Ihres Produkts steigern.

1. Was ist Stoffgewebe?

Kohlenstofffasern bestehen aus Faserbündeln, bevor sie zu Geweben verarbeitet werden. Um ihre Anwendungsmöglichkeiten zu erweitern, werden Kohlenstofffasern häufig zu Geweben verarbeitet. Die Kett- und Schussfaserbündel werden in bestimmten Winkeln miteinander verwoben, um eine flache, flexible Struktur zu bilden. Dies nennt man Gewebebindung.

2. Webarten

Leinwandbindung, auch Schachbrett genannt

• Struktur: Kett- und Schussfaserbündel werden abwechselnd auf und ab gewebt, um einen gleichmäßigen 1×1-Quadratgittermechanismus zu bilden.
• Vorteile: Leichter und dünner, besser ausgeglichene Anisotropie, sodass die mechanischen Eigenschaften in alle Richtungen ausgeglichen sind, geeignet für multidirektionale Kräfte der dünnen Wand der Szene.
• Nachteile: Es weist eine schlechte Flexibilität und Drapierung auf und ist nicht für Drapierungsszenarien mit gebogener Form geeignet, sondern nur für flache Strukturen.

Köperbindung

• Struktur: Die Kettfäden sind über mehrere Schussfäden verflochten, um ein diagonales Muster zu bilden, üblicherweise 2×2-Köper, 4×4-Köper oder 2×2-Doppelköper.
• Vorteile: Weniger Verflechtung von Kett- und Schussfäden, dichtere Struktur, höhere Flexibilität. Es eignet sich besser für eine zusammengesetzte Oberflächenstruktur. Die entstehende dreidimensionale Struktur ist schöner und eignet sich besser für exponierte Szenen.
• Nachteile: Durch die geringere Anzahl verwebter Punkte sind sie weniger abriebfest und die Kanten neigen eher zum Lösen.

Die Köperbindung kann auf Grundlage der unterschiedlichen Verwebungsmethoden von Kette und Schuss in folgende Typen eingeteilt werden:

2×2 Köperbindung:

Dies ist die häufigste Art von 2×2-Webart. Sie besteht aus zwei Kettfäden, die über zwei Schussfäden drapiert sind, die wiederum unter den beiden Schussfäden vergraben sind und so ein verflochtenes Gewebe bilden.

4×4 Köperbindung:

Dieselbe Webart wie 2×2-Köper, mit dem Unterschied, dass hier vier Kettfäden auf vier Schussfäden liegen, die wiederum unter den vier Schussfäden vergraben sind. Die Struktur ist lockerer als bei 2×2-Köper, mit besserer Drapierung und leichterer Formgebung.

2×2 Doppelköper: Es wird im Allgemeinen auf Mischgewebe angewendet

• Struktur: Der Kettfaden hängt horizontal über zwei Schussfäden und anschließend über zwei Schussfäden nach unten, wodurch eine durchgehende diagonale Struktur entsteht. Die Schussfäden sind in gleicher Weise mit den Kettfäden verwoben (zwei nach oben, zwei nach unten), wodurch eine symmetrische Köperstruktur entsteht.
• Vorteile: Aufgrund seiner diagonalen Struktur verfügt es über eine überlegene Scherfestigkeit und starke Oberflächenpassung und ist daher für komplexe Belastungsszenarien geeignet.

Satinbindung

• Struktur: Die Verflechtung von Kett- und Schussfäden erfolgt einmal im Abstand mehrerer Fäden, und diese Verflechtungspunkte sind getrennt, regelmäßig und unterbrochen.
• Vorteile: Flache und glatte Oberfläche, hervorragende Flexibilität, geeignet für Strukturen mit komplex gekrümmten Oberflächen. Leichtgewicht: gleichmäßige Epoxidharzinfiltration, ausreichender Fasergehalt.
• Nachteile: Stärkere Anisotropie, geringere Querfestigkeit des Gewebes.

Unidirektionales Gewebe

• Struktur: Alle Garnfasern sind parallel in derselben Richtung angeordnet, ohne dass es zu Verflechtungen kommt.
• Vorteile: Überlegene Festigkeit entlang der Faserrichtung. Besseres Leichtgewicht 
• Nachteile: geringere Querfestigkeit des Gewebes, muss durch mehrlagige Kreuzschichtung verbessert werden

3. Parametervergleich verschiedener Webverfahren

4. Anwendung

• Luft- und Raumfahrt

UAV-Propeller: Unidirektionales Gewebe wird über die gesamte Länge des Propellerblatts geschichtet, um die Biegefestigkeit zu maximieren, das Rumpfgewicht erheblich zu reduzieren und die Reichweite zu erhöhen.

• Automobil

Karosserie: Twillgewebe aus Kohlefaserverbundstoff vereinen die Fähigkeit zur Kurvenformung mit ästhetischem Reiz und verbessern gleichzeitig die Torsionssteifigkeit und Scherfestigkeit.

• Medizinische Einrichtung 

CT-Liegenplatten für Prüfgeräte: Die hohe Flexibilität des Satingewebes ermöglicht eine Anpassung an die Körperkonturen und sorgt für eine hohe Röntgendurchlässigkeit.

5. Fazit

Wenn Sie verstehen und lernen, wie Kohlefaserverbundwerkstoffe gewebt werden, können Sie die Materialien genau auf die Eigenschaften Ihres Produkts abstimmen, den Produktionsprozess Ihres Produkts optimieren, die Kosten Ihres Produkts senken und Ihrem Produkt einen Platz auf dem Markt verschaffen.