Materialkunde: Kohle- und Glasfaser fĂĽr Maker
Warum nicht zu Hightech-Materialien greifen? Faserverbundwerkstoffe erweitern die Möglichkeiten von Makern enorm und die Verarbeitung ist durchaus beherrschbar.
Aus Kohle- und Glasfilamentgewebe entstehen mit Hilfe von Epoxydharz hochfeste Bauteile in beliebiger Form, wie der Rumpf dieses Flugmodells.
- Ralf Stoffels
Überall, wo es auf geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit ankommt, werden heute Faserverbundwerkstoffe aus Kohle-, Glas- oder Aramidfasern verwendet. Diese Materialien übertreffen die Festigkeit von Stahl – bei gleichem oder geringerem Gewicht. Sowohl im Boots- als auch Flugzeugbau wurden diese Werkstoffe bereits in den 1960er Jahren erprobt. Auch im Modellbau gehört die GFK/CFK/AFK-Herstellung seit vielen Jahren zu den Standardtechniken. Erfahrene Modellbauer mögen mir daher verzeihen, dass ich bei dieser Einführung vor allem darauf Wert lege, dem Anfänger einen einfachen Einstieg zu ermöglichen und manche fortgeschrittenen Fertigungstechniken hier auslasse.
Darum geht’s
- Passendes Gewebe für das eigene Projekt auswählen
- Negativform mit dem 3D-Drucker bauen
- Laminieren und Entformen des WerkstĂĽcks
Checkliste
- Zeitaufwand: ein paar Abende fĂĽr die CAD-Konstruktion der Form, einige Tage zum Ausdrucken der Form, 2 Stunden fĂĽr das Laminieren des WerkstĂĽcks
- Kosten: etwa 100 Euro fĂĽr einen Rumpf wie hier beschrieben (ohne 3D-Drucker)
- 3D-Druck: fĂĽr die PLA-Negativform
- CAD: Konstruktion der Form am Rechner
Material
- Glasfaser- oder Kohlefasergewebe
- Epoxydharz-System mit 90 Minuten Verarbeitungszeit bestehend aus 1 Liter Harz + 250 ml Härter
- Tixotropiermittel zum Andicken des Harzes
- Grundierwachs
- Folientrennmittel PVA oder Trennwachs
- SprĂĽhlack auf Acrylbasis
- Spritzspachtel
- PLA-Filament fĂĽr den 3D-Drucker
Werkzeug
- Malerkrepp
- mikroverzahnte Schere oder Rollenschneider
- UHU Plus fĂĽr die Negativform
- präzise Waage Messgenauigkeit 0,1 g
- billige Baumarktpinsel zum Harzauftrag
- Schaumstoffwalzen bei größeren Flächen
- feiner Schwamm als „Schmutzradierer“ im Handel
- diverse Gefäße und Rührstäbe
- Schleifmittel
- Latexschutzhandschuhe
- Feinstaubmaske
- Schutzbrille und Atemschutz optional
Wo PLA & Co. nicht reichen
Zwar kann man mit dem 3D-Drucker aus PLA, ABS und PET stabile Kunststoffteile direkt herstellen. Wenn es allerdings darauf ankommt, dass diese extrem zugfest, flüssigkeitsbeständig und dazu noch leicht sein sollen, stößt man an die Grenzen. Typische Beispiele sind:
- Akkubox fĂĽr das selbstgebaute E-Bike
- Wetterfester Fahrradkofferraum
- Karosserie für Fahrzeuge wie Roboterrasenmäher
- Tank fĂĽr FlĂĽssigkeiten
- WindradflĂĽgel
- Modellboot-, Drohnen- oder Flugzeugrumpf
Stahl- oder Blech wäre zwar manchmal eine Material-Alternative, lässt sich aber im Hobbymaßstab schlecht verarbeiten. Kohle- oder Glasfaserkunststoffe (CFK, GFK) dagegen eignen sich sowohl für die manuelle Fertigung als auch für Kleinserien. Allerdings: Egal ob Einzelstück oder Serienbau, man benötigt stets eine Negativform des gewünschten Werkstücks. Früher bedeutete das viel Handarbeit und Mühe. Heute erleichtert glücklicherweise der 3D-Drucker den Formanbau spürbar, was die Eigenfertigung von Werkstücken aus Faserverbundwerkstoffen in der Maker-Werkstatt noch einmal viel attraktiver gemacht hat.
Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels "Materialkunde: Kohle- und Glasfaser für Maker". Mit einem heise-Plus-Abo können Sie den ganzen Artikel lesen.
