Vorteile
Intelligent eingesetzt bieten faserverstärkte Kunststoffe das Potential Gewicht einzusparen. Ziel ist es die Fasern den Belastungszuständen angepasst auszurichten und nur da einzusetzen, wo sie benötigt werden. Bezogen auf Druckbehälter können diese im thermoplastischen Tapelegeverfahren lokal verstärkt werden (z. B. im Dombereich) und somit die erforderliche Menge an Fasermaterial und damit Gewicht einzusparen.
Faserverstärkte Kunststoffe besitzen eine hohe spezifische Festigkeit, wodurch diese in der Lage sind hohe Lasten bei gleichzeitig niedrigem Gewicht zu übertragen. Diese hohe Festigkeiten sind zum Beispiel bei Schwungspeicher aus CFK relevant und erlauben hohe Drehzahlen und somit hohe speicherbare Energiemengen. Weiterhin werden die hohen Faserfestigkeiten genutzt um Wasserstoff unter hohem Druck zu speichern.
Durch die hohe spezifische Festigkeit von faserverstärkten Kunststoffen lässt sich das Gewicht von Bauteilen und damit auch die Massenträgheit reduzieren. Das ist zum Beispiel bei Druckbehältern in Mobilitätsanwendungen von Vorteil.
Neben der hohen spezifischen Festigkeit zeichnen sich faserverstärkte Kunststoffe auch durch eine hohe spezifische Steifigkeit aus. So kann die Verformung unter Belastung gering gehalten werden, was zum Bespiel in schnell drehenden System, wie Schwungspeichern oder Rotorbandagen relevant ist, da geringe Spaltmaße zwischen Rotor und Stator möglich werden.
Prozessstabilität & Kontrolle
Der laserunterstütze Tapewickelprozess ist ein In-Situ Prozess, d.h. nach dem Wickelprozess ist kein Aushärten des Bauteils notwendig. Das verringert die Zyklusszeiten der Produktion. Weiterhin erlaubt der Prozess die Aufnahme Prozessrelavanter Parameter, sodass die Qualität im Prozess sichergestellt werden kann.
Speziell thermoplastische Faserverbundwerkstoffe besitzen sehr gute Impacteigenschaften. Weiterhin lassen sich die Polymere von Liner und Faserverbund Matrix aufeinander anpassen. So entsteht eine feste Verbindung zwischen der Faserverstärkung und dem Liner. Der Liner, welcher in Typ 4 Tanksystemen oft einen Schwachpunkt darstellt, wird somit unterstützt. Die Grenzen zwischen Typ 4 und Typ 5 Tanksystem verschwimmen.
Recyclingfähigkeit & Nachhaltigkeit
Im Vergleich zu traditionellen Materialien wie Stahl oder Aluminium verursachen Faserverbundwerkstoffe geringere Umweltemissionen, verbrauchen weniger Energie bei der Produktion und emittieren weniger Treibhausgase. Geringe Umweltbelastungen und eine gute CO2-Bilanz in der Anwendung machen aus CFK einen echten Werkstoff der Zukunft: konstruktiv intelligent und nachhaltig. Durch die Eigenschaften von thermoplastischen Polymeren bieten thermoplastische Composites sehr gute Recyclingmöglichkeiten im Vergleich zu duromeren Composites. Weitere Vorteile:
- Die Herstellung von Compositesprodukten erfordert deutlich weniger Energie als vergleichbare Aluminiumkonstruktionen
- Weniger schädliche Emissionen und Abfallprodukte
- Längere und ökologischere Nutzungsdauer-
- Downcyclingfähig
- Einsatz von Bioharzen und Naturfasern möglich
- Kontinuierliche Optimierungsprozesse und Weiterentwicklungen
