Im Faserverbund nehmen die Fasern die Zugkräfte auf. Welche Faser und welches Halbzeug (die textile Verarbeitungsform) man wählt, entscheidet über Festigkeit, Gewicht und Kosten des Bauteils – oft mehr als das Harz.
Die Fasertypen im Überblick
| Faser | Stärke | Dichte | Einsatz / Hinweis |
|---|---|---|---|
| E-Glas | günstig, universell (> 90 % Marktanteil) | 2,5 g/cm³ | Standard im GFK-Bau und Formenbau |
| S-/R-Glas | ca. 35 % höhere Festigkeit als E-Glas | 2,5 g/cm³ | Luftfahrt, Ballistik, Druckbehälter (teuer) |
| ECR-Glas | borfrei, sehr korrosionsfest | 2,6 g/cm³ | chemisch beanspruchte Teile, Windkraft |
| Carbon (CF) | höchste Festigkeit & Steifigkeit, leicht | 1,8 g/cm³ | Leichtbau; leitet Strom (Korrosion/Blitz beachten) |
| Aramid (Kevlar®) | extrem schlag-/reißfest, sehr leicht | 1,44 g/cm³ | Impactschutz; schwach auf Druck, UV-empfindlich |
| Basalt | zwischen E- und S-Glas, chemiefest | 2,7 g/cm³ | Nische; ~2× Preis von E-Glas |
| Naturfaser | leicht, nachhaltig | 1,4–1,5 g/cm³ | Verkleidungen, nachhaltige Bauteile |
Textile Halbzeuge: Matte, Roving, Gewebe, Gelege
- Schnittmatte (CSM): kurze, wirr verteilte Fasern – richtungsunabhängig, gut für Rundungen, aber niedrigster Faseranteil (15–25 %). Nur für Polyester/Vinylester (Binder löst sich nicht in Epoxid!).
- Roving: endlose, parallele Faserbündel auf Spule – Grundform für Gewebe, Gelege und Wickelverfahren.
- Gewebe (Woven Roving): rechtwinklig verwoben. Hohe Festigkeit, aber die Welligkeit (Ondulation) an den Kreuzungspunkten kostet 5–15 % Festigkeit. Köper 2/2 ist der Formenbau-Favorit.
- Gelege (Non-Crimp Fabric, NCF): gestreckte, vernähte Faserlagen ohne Welligkeit – bis zu 10–15 % höhere Festigkeitsausnutzung; bevorzugt für Infusion und RTM.
Der Faservolumengehalt: die zentrale Qualitätskennzahl
Der Faservolumengehalt (Vf) gibt an, wie viel lasttragende Faser im Querschnitt steckt. Er hängt vor allem vom Verfahren ab – und ist der größte Hebel für ein besseres Laminat.
| Verfahren | Faserform | Faservolumengehalt | Qualität |
|---|---|---|---|
| Handlaminat | CSM | 15–25 % | Basis |
| Handlaminat | Gewebe | 30–45 % | gut |
| Vakuuminfusion | Gelege/Gewebe | 50–60 % | exzellent |
| RTM | Gelege/Preform | 45–60 % | exzellent |
| Prepreg/Autoklav | Prepreg | 55–65 % | höchste |
Hilfstextilien für den Vakuumaufbau
Rund um die Verstärkung braucht es bei Vakuumverfahren Hilfstextilien: Oberflächenvlies (verhindert Faserprint), Abreißgewebe (saubere Klebefläche), Lochfolie, Fließhilfe (Harzverteilung bei Infusion), Saugvlies und Vakuumfolie mit Dichtband.