Gewichtsunterschied Stahl-Aluminium-Kohlefaser
Wie ist der Gewichtsunterschied bei gleicher Festigkeit von Kohlefaser zu hochwertigem Aluminium und Stahl.
2 Antworten
Zwar schon lange aus, dass die Frage gestellt wurde - hier aber doch noch so hoffe ich zufrieden stellende Antwort:
So direkt ist diese Frage nicht zu beantworten, weil die Werkstoffe hinsichtlich Festigkeit kaum zu vergleichen sind. Reine unidirektionale Kohlefaser hat zwar eine enorme Zugfestigkeit von 3530 MPa (N/mm²) und ist damit gut 10 mal so zugfest wie Standard-Baustahl, diese Kohlefaser verträgt aber bei einem typischen Filamentdurchmesser von 6 µm absolut keine Seitenkräfte und würde sofort zerbröseln.
Kohlefasern sind als Werkstoff nur als CFK (= quasiisotrope Laminate mit nahezu gleicher Festigkeit in jede Richtung) brauchbar und es fällt die Zugfestigkeit in die Größenordnung auf ca. 900 MPa (N/mm²) (das entspricht in etwa dem oberen Feld vergüteter scheißgeeigneter Feinkornbaustähle nach EN 1025-6/05, z. B. der Stahlsorte S690Q)
Der Vergleich mit Stahl ist ohnehin nicht ganz einfach, weil es derart viele verschiedene Stahlsorten mit Festigkeiten von 290 (einfacher Baustahl) bis hin zu hochfesten Stahlsorten mit 1150 MPa gibt
Hier aber doch ein kurzer Vergleich, jeweils mit folgenden Werten nebeneinander:
Material; Dichte (g/cm³); Zugfestigkeit (MPa = N/mm²)
Kiefernholz; 0,5; 100
Baustahl ST37; 7,8; 270
Dural-ALU; 2,8; 350
Titan; 4,5; 800
CFK; 1,5; 900
Stahl hochfeste Sorte z. B. S960Q; 7,8; 980 - 1150
Bezüglich Kohlefaserwerkstoffe hinsichtlich Festigkeit - siehe auch hier:
http://www.r-g.de/wiki/Kohlefasern_(Carbon)#Mechanischeunddynamische_Eigenschaften
Danke. Endlich einmal eine richtig gute Antwort bei gutefrage! Wenn auch 3 Jahre zuspät :-)
Dichte von Stahl: 7,85−7,87 g/cm3; Dichte von Aluminium: 2,7 g/cm3; Dichte von Kohlefaser: 1,8 g/cm³ - Alles Klar :)
Und wie sieht das mit der Festigkeit aus? Aluminium z.B ist ja viel weicher als Stahl.
Dichte von Titan: 4,507 g/cm3; Mohshärte: Titan: 6; Aluminium: 2,75; Bei Kohlefaser und Stahl kommt es auf Zusammensetzung und Verarbeitung an
Und wie siehts mit Titan aus?