Als echte Werkzeuge für Wettbewerbsfähigkeit und Innovation eröffnen Verbundwerkstoffe Industrieunternehmen neue Möglichkeiten bei der Entwicklung leistungsfähigerer Produkte, die besser an die Einsatzbedingungen angepasst sind. Dennoch machen sie im Vergleich zu Kunststoffen, Aluminium oder Stahl noch immer nur einen geringen Anteil aus. FILAB unterstützt Industrieunternehmen bei der Optimierung und Nutzung dieser Verbundwerkstoffe, die spezifischen Analyseanforderungen unterliegen.
Verbundwerkstoffe: wenn 1+1 gleich 3 ergibt
In den Naturwissenschaften ist ein sogenannter „Verbundwerkstoff“ eine Zusammenfügung von mindestens zwei Komponenten, deren jeweilige Eigenschaften sich ergänzen, um einen neuen Werkstoff mit verbesserten Gesamteigenschaften zu bilden.
Bestehend aus einer Hauptmatrix (organisch, keramisch oder metallisch) und einer Verstärkung (in der Regel in Form von Fasern) besitzt der Verbundwerkstoff Eigenschaften, die darauf abzielen, die Produktqualität und seine Lebensdauer unter Berücksichtigung des Endeinsatzes zu verbessern. Mit einer mechanischen Festigkeit, die mit der von Metallen wie Stahl vergleichbar ist, werden Verbundwerkstoffe wegen ihrer geringen Dichte eingesetzt, wodurch das Endteil leichter wird und eine größere Konstruktionsfreiheit entsteht (komplexere Formen).
Die industriellen Anwendungen von Verbundwerkstoffen
Obwohl sie im Vergleich zu „klassischen“ Werkstoffen, die historisch über einen Vorsprung in Know-how und Investitionen in den Produktionswerken verfügen, noch nicht weit verbreitet sind, gewinnen Verbundwerkstoffe in industriellen Differenzierungs- und Innovationsstrategien zunehmend an Bedeutung. Angesichts immer strengerer Umwelt- und Sicherheitsnormen suchen Industrieunternehmen nach Möglichkeiten, ihren Produktionsprozess durch den Einsatz neuer Werkstoffe wie Verbundwerkstoffe zu optimieren.
Verbundwerkstoffe finden heute ihre wichtigsten Anwendungen im Transportsektor – in der Luftfahrt, der Automobilindustrie oder auch im Schienenverkehr -, in dem Leichtbau mit Energieeinsparung gleichgesetzt wird. Lange Zeit auf Sekundärbauteile beschränkt, setzen Industrieunternehmen zunehmend auf den Einsatz von Verbundwerkstoffen in ihren Produktionsprozessen, um Ausrüstungsteile deutlich zu erleichtern, ohne ihre Festigkeit oder Leistung zu beeinträchtigen.
Auch die Hersteller von Sportgeräten haben Verbundwerkstoffe genutzt, um die Gebrauchseigenschaften und die Handhabung ihrer Produkte zu verbessern. Bei gleichbleibender Widerstandsfähigkeit und Steifigkeit von Sportmaterialien ermöglichen Verbundwerkstoffe die Kombination mit weiteren, für den Produkteinsatz spezifischen Eigenschaften wie geringem Gewicht (mehr Geschwindigkeit) oder Beständigkeit gegenüber thermischen Bedingungen. So wurde beispielsweise die Herstellung von Skiern mit Siliciumdioxidfasern verbunden, um die Gleitgeschwindigkeit und die Handhabung zu verbessern.
In jüngerer Zeit spielen Verbundwerkstoffe auch im Bereich der Medizinprodukte (Zahnimplantate, Prothesen usw.) eine immer größere Rolle. Trotz erheblicher Anforderungen an die Biokompatibilität, die mehrere Kontrollen und Prüfungen erfordern, bedeutet der Leichtbaucharakter von Medizinprodukten eine Verbesserung der Lebensbedingungen für die betroffenen Patienten.
FILAB analysiert die Eigenschaften und die Leistungsfähigkeit Ihrer Verbundwerkstoffe
Obwohl der Einsatz von Verbundwerkstoffen zahlreiche Vorteile bietet, macht die Vielfalt möglicher Mischungen die Analyse von Verbundwerkstoffen schwieriger als bei klassischen Werkstoffen. Das Wissen und die Werkzeuge rund um diese neuen Materialien sind noch begrenzt, und Vorhersagen zum Verhalten sind eingeschränkt. Daher hilft Ihnen die Unterstützung eines externen Analysedienstleisters, der einerseits über Analyseinstrumente und andererseits über Werkstoffexpertise verfügt, Ihre F&E-Projekte erfolgreich umzusetzen.
Mit einem Analysepark von 5.200 m² und einem Team von Werkstoffexperten begleitet das FILAB-Labor Industrieunternehmen aller Branchen bei der Integration, Kontrolle oder Verbesserung von Verbundwerkstoffen im Produktionsprozess.
FILAB kann bei mehreren Leistungsarten eingreifen:
- Charakterisierung der Struktur des Verbundwerkstoffs: Länge, Durchmesser, Grad der Imprägnierung im Material …
- Identifizierung der verschiedenen Bestandteile des Verbundwerkstoffs aus Matrix-, Verstärkungs- und Additivmischungen.
- Verbundwerkstoff-Expertise und Fehleranalyse: Bruch, Nichtkonformität, Delamination, Alterung, Farbveränderung …
Dafür verfügt unser Labor über ein Rasterelektronenmikroskop, gekoppelt mit einer EDX-Sonde, mit dem sich die verschiedenen Strukturen des Verbundwerkstoffs untersuchen lassen (Kohlenstofffaser, Glasfaser, Keramik …). Ebenso ermöglichen thermogravimetrische Analysen mittels TGA in Kombination mit FTIR-Infrarot, die physikalisch-chemischen Besonderheiten des Materials in Abhängigkeit von der Temperatur hervorzuheben.
Als unabhängiges Labor mit einem Team aus erfahrenen Doktoren und Ingenieuren für die Analyse von Verbundwerkstoffen gewährleistet FILAB eine schnelle Bearbeitung Ihrer Anfragen sowie eine individuelle Begleitung Ihrer Industrieprojekte.
