wanted.de > Technik >

CFK: Die tollen Eigenschaften von Carbon

Wunderwerkstoff Carbon: die schwarze Revolution

25.01.2017, 10:05 Uhr | Uwe Kauss

Uhren, Autos, Skier: WANTED.DE zeigt, was der Wunderwerkstoff Carbon alles kann. (Quelle: Hublot)

Uhren, Autos, Skier: WANTED.DE zeigt, was der Wunderwerkstoff Carbon alles kann.

(Quelle: Hublot)
Aus diesen Fasern wird die Zukunft geflochten: Aus den Carbonfasern entsteht der ultraleichte Werkstoff CFK, der mittelfristig sogar Stahl ersetzen könnte. (Quelle: Carbon Composites / SGL Carbon)

Aus diesen Fasern wird die Zukunft geflochten: Carbonfasern sind das Basismaterial für den ultraleichten Werkstoff CFK, der mittelfristig sogar Stahl ersetzen könnte.

(Quelle: Carbon Composites / SGL Carbon)
Der limitierte BMW-Sportwagen M4 GTS ist mit sehr vielen Carbon-Komponenten ausgestattet. Sie sollen für eine gute Gewichtsverteilung und Aerodynamik sorgen. Die Motorhaube besteht ebenso aus CFK wie der Heckdiffusor. Zudem sind seine Carbonfelgen besonders leicht und stabil. (Quelle: BMW Group)

Der limitierte BMW-Sportwagen M4 GTS ist mit sehr vielen Carbon-Komponenten ausgestattet. Sie sollen für eine gute Gewichtsverteilung und Aerodynamik sorgen. Die Motorhaube besteht ebenso aus CFK wie der Heckdiffusor. Zudem sind die Carbonfelgen besonders leicht und stabil.

(Quelle: BMW Group)
BMWs Elektroauto i3 besteht zu rund 95 Prozent aus CFK. Nur eine tragende Stütze ist aus Aluminium, alles andere besteht aus Carbon. (Quelle: BMW Group)

BMWs Elektroauto i3 besteht zu rund 95 Prozent aus CFK. Nur eine tragende Stütze ist noch aus Aluminium.

(Quelle: BMW Group)
Edle Uhr aus Carbon: Bei der Hublot Big Bang Carbon bestehen Gehäuse, Lünette und Zifferblatt aus eigens gefertigtem CFK. Die Uhr kostet etwa 14.500 Euro. (Quelle: Hublot)

Edle Uhr aus Carbon: Bei der Hublot Big Bang Carbon bestehen Gehäuse, Lünette und Zifferblatt aus eigens gefertigtem CFK. Die Uhr kostet etwa 14.500 Euro.

(Quelle: Hublot)
Selbst für Gitarren eignet sich Carbon hervorragend: Korpus und Hals der Blackbird bestehen daraus. Die Akustikgitarre kostet etwa 2500 Dollar - umgerechnet rund 2200 Euro. (Quelle: Blackbird Guitars)

Selbst für Gitarren eignet sich Carbon hervorragend: Korpus und Hals der Blackbird bestehen daraus. Die Akustikgitarre kostet etwa 2500 Dollar - umgerechnet rund 2200 Euro.

(Quelle: Blackbird Guitars)
Carbon kann auch fliegen: Der Rumpf des 2014 ausgelieferten Airbus-Langstreckenjets A350 XWB besteht ebenso wie Leitwerk und Tragflächen komplett aus CFK. (Quelle: dpa)

Carbon kann auch fliegen: Der Rumpf des 2014 ausgelieferten Airbus-Langstreckenjets A350 XWB besteht ebenso wie Leitwerk und Tragflächen komplett aus CFK.

(Quelle: dpa)
Carbon kann auch fliegen – nicht nur als Rumpf eines Airbus 350. Die Hover-Drohne des chinesischen Startups Zero Zero Robotics ist extrem leicht und soll beste Flugeigenschaften bieten. Was sie kosten wird, steht noch nicht fest. (Quelle: Zero Zero Robotics)

Die Hover-Drohne des chinesischen Startups Zero Zero Robotics ist extrem leicht und soll beste Flugeigenschaften bieten. Was sie kosten wird, steht noch nicht fest.

(Quelle: Zero Zero Robotics)
Der beste Schutz für Bundesliga-Fußballer: Mit solchen individuell angefertigten Carbonmasken können Kicker antreten, selbst wenn sie einen Kieferbruch erlitten haben. (Quelle: Carbon Composite)

Der beste Schutz für Bundesliga-Fußballer: Mit solchen individuell angefertigten Carbonmasken können Kicker antreten, selbst wenn sie einen Kieferbruch erlitten haben.

(Quelle: Carbon Composite)
Skier aus Carbon sind extrem leicht, stabil und bieten beste Fahreigenschaften – wie hier das edle Modell von Audi. (Quelle: Audi)

Skier aus Carbon sind extrem leicht, stabil und bieten beste Fahreigenschaften – wie hier das edle Modell von Audi.

(Quelle: Audi)
Auch die geschwungenen Deckenträger bestehen aus elastischem Carbon. Bei der Sanierung von historischen Altbauten spielen Carbon-Elemente inzwischen eine wichtige Rolle. (Quelle: Enrico Lorenz)

Auch die geschwungenen Deckenträger bestehen aus elastischem Carbon. Bei der Sanierung von historischen Altbauten spielen Carbon-Elemente inzwischen eine wichtige Rolle.

(Quelle: Enrico Lorenz)
Der Porsche Panamera Turbo S E-Hybrid ist die neue Topversion der Panamera-Baureihe. (Quelle: Hersteller)
Zeitenwende bei Porsche

Mörderischer Schlag ins Kreuz: Der neue Hybrid-Panamera zeigt, dass sich das Umschwenken auf Elektrifizierung lohnt.

Wende bei Porsche
Carpaccio ist ein Klassiker bei den Gerichten aus rohem Fleisch. (Quelle: Thinkstock by Getty-Images)
So köstlich ist rohes Fleisch

Rohes Fleisch und roher Fisch schmecken ausgezeichnet – etwa als Carpaccio und Tatar. So gelingen die Spezialitäten.

Roh und pur
Trendsetter David Beckham trägt einen modischen Pompadour in der aktuellen Kampagne des Britischen Labels Cent & Curwen. (Quelle: T01 Kent & Curwen)
Die Trendfrisuren 2017

Ciao Undercut, willkommen gegelte Tolle: Die neuen Frisuren präsentieren den Mann von seiner eleganten Seite.

Frisurentrends
Der Rekord-Rum wurde 1966 vom Traditionshersteller Clément gebrannt. (Quelle: Philippe Tournaire)
Rum für 100.000 Euro verkauft

Der Rum der Traditionsmarke Clément stammt von Insel Martinique. Die Flasche ist mit Gold und Diamanten verziert.

Rum für 100.000 Euro verkauft
Umfragen zeigen: Wer mit Lebensmitteln zaubern kann, kommt bei Frauen besonders gut an. (Quelle: Thinkstock by Getty-Images)
Hobbys: Darauf stehen Frauen

Hobby-Koch, Fußballer oder Gamer – wir zeigen Ihnen, wer laut Umfragen die besseren Karten bei der Damenwelt hat.

Attraktive Hobbys
Was Männern untenrum steht und Frauen mögen: Unterwäsche heute ist vielfältig. (Quelle: Spitzenjunge)
Der Unterhosen-Knigge

Welche Buxe darf unter welche Hose und was geht nicht? Diese und andere Fragen klärt unser Unterhosen-Knigge.

Unterhosen-Knigge

Feinste Fasern, ein Computer, Kunstharz und viel Energie: Daraus entstehen heute Flugzeuge, Formel-1-Boliden, E-Cars, Skateboards, Drohnen, Rotoren von Windkraftwerken, Brücken, Musikinstrumente, Medizingeräte und mehr. Carbon gilt als der Werkstoff, dessen Zukunft erst begonnen hat. WANTED.DE zeigt, was damit möglich ist. 

Seine Eigenschaften revolutionieren die Industrie: Carbon erreicht höchste Stabilität und Zugfestigkeit, ist extrem leicht und auch auf kleinster Fläche stabil. Doch das ist nicht alles: Je nach Verarbeitung ist der Werkstoff hervorragend strom- und wärmeleitfähig, flexibel, hitze- sowie kältebeständig und korrodiert nicht. Doch die Herstellung braucht viel Energie – und ist nicht billig.

Zunächst für die Raumfahrt entwickelt, war "carbonfaserverstärkter Kunststoff" (CFK) noch vor zehn Jahren in der Herstellung fast unbezahlbar. Daher kam er vor allem im Profirennsport zum Einsatz, etwa beim Radrennen oder der Formel 1. Heute wird es aufgrund seines geringen Gewichts bei Elektro-Autos eingesetzt, aber auch bei Passagierflugzeugen: Der Rumpf des 2014 ausgelieferten Airbus-Langstreckenjets A350 XWB besteht ebenso wie Leitwerk und Tragflächen komplett aus CFK.

Ein einziger Arbeitsschritt

Erstmals in der Industriegeschichte lassen sich die benötigten Eigenschaften eines Materials für Tennis- und Golfschläger, Karosserien von Formel-1-Fahrzeugen, Flugzeugteilen, Fahrrad-Komponenten oder Baustoffen am Computer definieren. "Bislang wurden Komponenten der Produktion etwa in der Stahlindustrie aus einem Grundstoff wie Eisen in Platten, Träger, Stäbe oder Drähte vorgeformt und danach in der Fabrik weiterverarbeitet. Mit Carbon entsteht das Werkstück und der Werkstoff mit Hilfe von 3D-Software in einem einzigen Vorgang. Härte, Elastizität, Festigkeit und Belastbarkeit lassen sich nun direkt von den Ingenieuren kontrollieren", erklärt Doris Karl vom Carbon Composites e.V. in Augsburg die revolutionäre Eigenschaft.

Im Verein haben sich die in Deutschland aktiven Hersteller von Carbon-Werkstoffen, die verarbeitende Industrie sowie Wissenschafts- und Forschungszentren als Netzwerk zusammengeschlossen. "Für die Industrie ist das eine ganz neue Dimension. Das Denken der Ingenieure ist ja noch von Stahl und Eisen geprägt. Aus einem Rohstoff entsteht ein Material wie Eisen, es wird veredelt, vorgeformt, später zu Komponenten verarbeitet und montiert. Das alles ist mit Carbon nicht mehr nötig."

Der Grundstoff für den BMW i3

BMWs Elektroauto i3 etwa besteht zu rund 95 Prozent aus CFK. "Nur eine tragende Stütze ist aus Aluminium, alles andere besteht aus Carbon", erzählt Karl. Bei-E-Autos bedeutet jedes Gramm Gewichtsersparnis mehr Akkulaufzeit. "Bei einer Präsentation konnte ich das komplette Chassis des i3 mit einer Kollegin hochheben und umhertragen", beschreibt sie die Leichtigkeit des Materials. Es wiegt ein Drittel weniger als Aluminium und nur die Hälfte von Stahl – bei ebenbürtiger Stabilität.

 (Quelle: Thinkstock by Getty-Images)
HELDENSCHMIEDE

Wie landet man ein Flugzeug, was tue ich bei einem Hai-Angriff? In den Heldenschmiede lernen Sie mit Extremsituationen umzugehen.

HELDENSCHMIEDE

Dazu entstehen schicke Designmöbel und Gadgets aus Sicht-Carbon: Etwa Füller, edle Manschettenknöpfe, Visitenkarten, Waschbecken, Lampen und Zigarrenetuis. Sicht-Carbon bietet nur wenige der Eigenschaften von hochbelastbarem Carbon. Das Material kostet daher drastisch weniger, aber seine Optik ist die gleiche. Es sieht hip und nach Hightech aus – und das hat auch seinen Preis.

Sport-Accessoires profitieren von Minimalgewicht

Beim Sport haben sich die Vorteile von Carbon längst durchgesetzt. Golfschläger aus dem Werkstoff wiegen nur knapp die Hälfte von Stahlschlägern der Ultraleichtklasse. Auf dem Platz ist das Schleppen eines Sets trotz höchster Präzision der Schläger damit deutlich entspannter. Mit dem Carbon-Schläger kann man zudem besser beschleunigen und weitere Bälle schlagen.

Mountainbikes der Carbon-Generation sind ebenfalls deutlich leichter als die mit Alu-Rahmen. Der Rahmen bringt meist weniger als ein Kilogramm auf die Waage - bei höchsten Steifigkeitswerten. Damit wiegt ein Mountain-Bike wie das Canyon Spectral AX 9.0 SL nur noch knapp elf Kilogramm. Noch vor ein paar Jahren war so ein Gewicht kaum vorstellbar.

Anwendung bei Drohnen und in der Medizin

Zudem steht die erste Carbon-Drohne auf der Startbahn: Das chinesische Startup Zero Zero Robotics hat mit "Hover" das nur 238 Gramm leichte Modell vorgestellt. Die bekannte Bebop-Drohne ohne Carbon wiegt knapp das Doppelte. Das gesparte Gewicht erlaubt es den Entwicklern, eine leistungsfähigere und damit schwerere Kamera einzusetzen – auch hier zählt jedes Gramm. "Hover" soll in Kürze verfügbar sein, der Preis steht noch nicht fest.

Und selbst in der Fußball-Bundesliga hat Carbon einen festen Platz: Beispielsweise konnte kürzlich der Hertha BSC-Stürmer Vedad Ibisevic trotz seiner gebrochenen Kieferhöhle spielen – er trug eine speziell angefertigte, schützende Carbonmaske über dem Gesicht.

Wo kommt CFK eigentlich her?

Carbon-Werkstoffe werden meist aus 0,007 starken Kohlenstofffasern hergestellt – das Haar eines Menschen ist rund zehnmal dicker. Diese Fasern werden mit Epoxydharz zu CFK in Laminatschichten gepresst, deren Grafitmoleküle in einer Richtung angeordnet sind oder verschieden ausgerichtet werden. Daraus entstehen die vorher am Rechner definierbaren Materialeigenschaften.

Die Geschichte des Carbon beginnt schon den 1870er-Jahren. Glühbirnen-Erfinder Thomas Alva Edison war der erste, der mit Carbonfasern experimentierte. Für den Glühfaden seiner Birne suchte er nach einem Material, das elektrische Leitfähigkeit mit Biegsamkeit und Robustheit verband. Nach langer Forschungsarbeit fand er eine japanische Bambusart, deren Fasern er durch Erhitzen verkohlt hatte. Im 20. Jahrhundert waren es japanische Unternehmen, die bei der Produktion von Kohlenstofffasern voran gingen. "Der Markt ist derzeit in Bewegung, aber die Fasern stammen auch heute noch vor allem von zwei Herstellern aus Japan", sagt Expertin Karl. Mittlerweile seien aber auch Produzenten aus den USA sehr erfolgreich. Künftig könnten die Fasern für CFK auch aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden. Bislang entstehen sie vor allem aus Erdöl – und das wird in absehbarer Zeit verbraucht sein. Doris Karl kennt die Richtung: "Fasern aus Hanf könnten der Grundstoff der nächsten Generation sein."

Quelle: Uwe Kauss

Anzeige
Für den perfekten Schwung: Die Hersteller - wie hier Fischer Sports mit seiner Brilliant Collection - setzen auf immer leichtere Skier.  (Quelle: Fischer Sports/dpa-tmn)
Dank Weltraumtechnik: Skier werden immer leichter

Die neuesten Skier auf der Sportmesse Ispo: Die Hersteller setzen auf Materialien aus dem Ski-Rennsport.

Hightech-Skier
Das Geheimnis um die Schönheit finnischer Frauen liegt in der Sauna. (Quelle: imago/Zuma Press)
Wir verraten, warum finnische Frauen so schön sind

Es gibt viele Gründe für die finnische Sauna. Wir erklären, wie Sie typisch finnisch saunieren.

Finnische Sauna
Der 54-jährige Werbetechniker Wolfgang Hagemann aus Cloppenburg widmet sich dem Erhalt einer heute fast vergessenen Kunst. (Quelle: SP-X/Wolfgang Schäffer)
Das ist der Retter alter Rennradkunst

Er hat sich auf alte Rennräder mit besonderem Stammbaum spezialisiert. Wir stellen ihn vor.

Rennradkunst
Audiophiler Luxuskopfhörer im Design für Männer: Der Ultrasone Edition 8 EX für rund 1800 Euro punktet mit feinstem Klang und lässiger Gestaltung. Im mitgelieferten Alukoffer lässt er sich gut auf Reisen mitnehmen. (Quelle: Ultrasone)
Meine Musik und ich: die schicksten Kopfhörer

Kabellos, In-, Over oder On-Ear-Kopfhörer? Wir erklären die Unterschiede im Klang und stellen gute Modelle vor.

Edel-Kopfhörer
Mittendrin statt nur dabei: VR-Brillen ermöglichen Ihnen den Zutritt zu einer nicht existierenden Welt. (Quelle: Thinkstock by Getty-Images)
Die besten VR-Brillen: Willkommen in der Virtuellen Realität!

Im ewigen Eis umsehen oder im Sportwagen umher brettern: Ein Experte erklärt, was VR-Brillen bieten und wie sie sich unterscheiden.

Virtuelle Realität
Besser kann man einen M3 nicht fahren (Screenshot: Bit Projects)
Kurvenkünstler im BMW M3

Beim Falougha Hill Climb beherrrscht Garo Haroutiounian seinnen BMW M3 und auch die Strecke wie im Schlaf.

Der Kurvenkünstler
Der 'Airlander 10' ist länger als ein Fußballfeld und soll für seine Passagiere viel Komfort bieten. (Screenshot: Zoomin)
Luftschiff-Gigant

In England wurde das größte Luftschiff der Welt enthüllt. Der "Airlander 10" ist länger als ein Fußballfeld.

Airlander 10
Range Rover Sport (Screenshot: Car News)
Der neue Range Rover Sport

Dank der Aluminiumbauweise hat der Range Rover Sport ganze 420 Kilogramm abgespeckt.

Range Rover Sport
Der Porsche Panamera Turbo S E-Hybrid ist die neue Topversion der Panamera-Baureihe. (Quelle: Hersteller)
Erste Fahrt im Porsche Panamera Turbo S E-Hybrid

Mörderischer Schlag ins Kreuz: Der neue Hybrid-Panamera zeigt, dass sich das Umschwenken auf Elektrifizierung lohnt.

Wende bei Porsche
Carpaccio ist ein Klassiker bei den Gerichten aus rohem Fleisch. (Quelle: Thinkstock by Getty-Images)
Carpaccio und Tatar: So köstlich ist pures Fleisch

Rohes Fleisch und roher Fisch schmecken ausgezeichnet – etwa als Carpaccio und Tatar. So gelingen die Spezialitäten.

Roh und pur
Trendsetter David Beckham trägt einen modischen Pompadour in der aktuellen Kampagne des Britischen Labels Cent & Curwen. (Quelle: T01 Kent & Curwen)
Sleek und kurz: Das sind die Trendfrisuren 2017

Ciao Undercut, willkommen gegelte Tolle: Die neuen Frisuren präsentieren den Mann von seiner eleganten Seite.

Frisurentrends
Der Rekord-Rum wurde 1966 vom Traditionshersteller Clément gebrannt. (Quelle: Philippe Tournaire)
Teuerster Rum für 100.000 Euro verkauft

Der Rum der Traditionsmarke Clément stammt von Insel Martinique. Die Flasche ist mit Gold und Diamanten verziert.

Rum für 100.000 Euro verkauft
Umfragen zeigen: Wer mit Lebensmitteln zaubern kann, kommt bei Frauen besonders gut an. (Quelle: Thinkstock by Getty-Images)
Diese Hobbys finden Frauen attraktiv

Gemeinsame Interessen, das wünschen sich viele Singles, wenn sie auf Partnersuche sind. Aber es gibt auch typisch männliche Hobbys wie Heimwerken, auf die Frauen abfahren. Hobby-Koch, Fußballer oder Gamer – wir zeigen Ihnen, wer laut Umfrage die besseren Karten bei der Damenwelt hat. Frauen stehen auf Hobby-Köche ...

Attraktive Hobbys
Vier Übungen gegen Rückenprobleme. (Screenshot: t-online.de)
Vier Übungen gegen Rückenprobleme

Rückenschmerzen, Probleme beim Sitzen und Verspannungen lassen sich so vorbeugen.

Vier Übungen gegen Rückenprobleme
Harrison Ford mit Flugzeug auf Abwegen. (Screenshot: Reuters)
Harrison Ford ist mit einem Flugzeug auf Abwegen

Nun droht dem Hollywood-Star nach dem missglückten Landemanöver der Entzug seiner Fluglizenz.

Harrison Ford ist mit einem Flugzeug auf Abwegen
Faltbares ballistisches Schutzschild für Polizisten. (Screenshot: Zoomin)
Faltbares Kevlar Schutzschild soll Polizisten schützen

US-Forschern entwickeln Schutzschild aus Kevlar mit Origami-Falttechniken.

Kevlar-Schutzschild
Anzeige
shopping-portal
© Ströer Digital Publishing GmbH 2017