Sind Carbon-Fasern wirklich so stabil wie behauptet wird?

Jedenfalls ich habe meine Bedenken, nicht nur weil am neuen Airbus A380 nach relativ wenigen Flügen Haarrisse aufgetreten sind und die Reaktion darauf beschwichtigend ausfällt, sondern auch weil im praktischen Einsatz eines Rollstuhls den ich geschoben habe ein eigentlich unverwüstliches Teil nach wenigen Jahren durchgebrochen ist, das wenig zu tragen hatte, dieses Teil ist vielleicht durch Kälte und/oder leichte Dehnung schließlich instabil geworden.

Die Frage ist für mich daher, ob die Industrie hier nicht etwas übertrieben hat in der Absicht, viel Geld durch Carbonfasern zu verdienen. Da immer mehr tragende Teile gerade im Bereich der Mobilität aus Carbon erzeugt werden, könnte dies bei Ermüdung der Fasern in Zukunft zu Sicherheitsrisiken führen.

Welche Erfahrungsberichte, wissenschaftlichen Studien gibt es, welche Überlegungen wollt ihr dazu anstellen?

Alle A380 müssen zum Check: http://www.heute.de/ZDFheute/inhalt/31/0,3672,8471391,00.html?dr=1

@mitras

Ich gehe mal eher davon aus das Carbon wegen des geringen Gewichts eingesetzt wird und nicht wegen der hohen Haltbarkeit.

@BlackPearl
Sicher ist sicherlich so, es geht aber hier um Beständigkeit und Sicherheit, wenn nach wenigen Jahren Instabilität auftritt, dann stellt das auch ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, man könnte ja als Eigner einer Flugzeugflotte mit den "richtigen" Experten auch über Risse hinweggehen und schließlich passiert etwas "Unvorhergesehenes", z.B. eine schwierige Landung oder ein heftiger Sturm im Luftraum, und die Flugzeughülle bricht unter dem Druck außerinander. Technikgläubigkeit muss sich ja nicht auf das Gebiet der Kernenergie beschränken.

ich kann dazu sagen, ich fahre seid einigen Jahren Modellauto Rennen in der Offroad Szene.

Aus Gewichtsgründen wird oft Karbon für gewisse Teile verwendet. In Punkto festigkeit sieht es so aus, das sich Karbonteile nicht verbiegen können, dafür aber schneller reissen als baugleiche Aluteile.
Wenn das Karbon aber richtig dimensioniert wird, und für die richtigen Stellen verwendet wird, lohnt sich der Gewichtsvorteil enorm!

Was ich auch noch sagen kann, es gibt enorme Qualitätsunterschiede bei den Laminaten.. Hatte da schon ziemlich tief in die Schüssel gegriffen, beim selber machen einiger Teile.
Für mich gibts nur noch Karbon von Swiss Composite. Ist zwar teuer, hält aber auch was aus!
Das wichtigste ist aber, das man die Kanten der Teile versiegelt, denn sonst saugt sich das gewebe voll wasser und ist schwerer, und reisst schneller

@Roesti
Wahrscheinlich ist es eine Abwägungssache, ich finde die fehlende Elastizität einen Nachteil, Haarrisse sind durch die Sprödigkeit bedingt.

Ich wette die sind noch viel stabiler als behauptet wird...! ;)

@mitras

mitras schrieb:Die Frage ist für mich daher, ob die Industrie hier nicht etwas übertrieben hat in der Absicht, viel Geld durch Carbonfasern zu verdienen.

Wie soll man da übertreiben? Wie willst du die Zugfestigkeit von Stahl übertreiben? Jede Stahlsorte hat einen bestimmten Wert was Zugfestigkeit betrifft. und genauso ist das auch mit den verschiedenen Kohlenstofffasern. Vielleicht hat man ja bei den Verwendungsmöglichkeiten etwas übertrieben?

@mitras
Der Vorteil von "Carbon" ist eben, dass er durch die Modellierung für bestimmte Bereiche viel individueller an die Beanspruchung angepasst werde kann, im Gegensatz zum Aluminium.
Bestes Beispiel dafür sind Rennräder, aus Alu sind sie viel zu instabil, die Rahmen brechen relativ schnell ausserdem ist Alu viel zu steif und unkomfortabel, Stahl eben zu schwer aber sonst eigentlich nicht schlecht.
Fazit im Fahrradbereich sind Carbonfaser, Carbonkomposit nicht mehr entbehrlich.
Von der Luftfahrt habe ich allerdings keine Ahnung!

@mitras
Die Rede is von Haarrissen,Carbon hat die Eigenschaft,unvorhergesehen zu brechen,da is nix mit Haarrissen.User @stoni606 kann es bestimmt bestätigen,denn meine Meinung habe ich auch aus dem Fahrradrahmenbau.

Ja brechen oder zerbersten durch Gewalteinwirkung.
Man schaue sich das Monocoque aus dem Silberpfeil von M.Schumacher nach dem Unfall
in Silverstone an, wo er mit über 300 Sachen in die Wand geknallt ist.
Der Grund für die Haarisse ist sicherlich nicht bei dem verwendeten Carbon zu suchen, sondern eher beim Kunstoffharz der zum Einsatz kommt.

Ich tippe auf Produktionsfehler bei der Herstellung. Die Qualitätssicherung hat da gepennt :)


mfG
Nevs

Bei den Fliegern it es doch schlichtweg als ganz normale erscheinung deklariert worden. Habe einige Professoren gesprochen die meinten sie steigen nicht in den A380, eben wegen der Verbundwerkstoffe, der Prof für Werkstoffkunde war allerdings völlig unbesorgt. Und wenn es wer weiß . . .

Es ist halt immer eine frage, wo, wie und unter welchen bedingungen man einen stoff beansprucht.

Der F1 Unfall wurde da ja schon genannt, hier ist das aufbersten des Werkstoff, neben seinen sonstigen eigenschaften ja durchaus erwünscht. So ein zerberstendes Carbonteil nimmt ne menge energie aus.

Zu den Fliegern, also ich kenne die Maschinen mit denen Airbus Flügel auf Durchbiegung usw testet, Also wenn bei den Tests nichts reißt dann im normalen Flugbetrieb sicher auch nicht.

Und wenn doch, naja dann saß man wohl in dem mit den produktionsmängeln, davor ist niemand sicher.

da wird aber wirklich getestet ohne ende, würde mich jederzeit in nen A380 setzen !

(Am Rande bemerkt fällt der Boeing Dreamliner ja auch auseinander *lol*)

Gruß, JimmyWho

Wie gesagt,bei den Fliegern liegt es meiner Meinung nach nicht an Carbonteilen,ich meine,es ging um irgendwelche Stege im Flügel,welche wohl aus Alu wären.
Carbon ist schon genug getestet worden denke ich.Man stelle sich vor,die hätten einfach das Zeug genommen und einfach in den A380 verbaut.Wer kann es sich leisten,dass sein Produkt abschmiert und soviele Leute in den Tod reißt,keiner.Von den daraus resultierenden Kosten mal ganz abgesehen.

mitras schrieb:Jedenfalls ich habe meine Bedenken, nicht nur weil am neuen Airbus A380 nach relativ wenigen Flügen Haarrisse aufgetreten sind und die Reaktion darauf beschwichtigend ausfällt, sondern auch weil im praktischen Einsatz eines Rollstuhls den ich geschoben habe ein eigentlich unverwüstliches Teil nach wenigen Jahren durchgebrochen ist, das wenig zu tragen hatte, dieses Teil ist vielleicht durch Kälte und/oder leichte Dehnung schließlich instabil geworden.

Die Bauteile an denen Haarrisse entdeckt worden sind , sind nicht aus CFK , sondern aus Aluminium .

@mitras

Im übrigen werden CFK Bauteile seit Jahrzenten im Flugzeugbau eingesetzt .

Mein Mißtrauen ist auf relativ zusammenhangslose Kenntnisse und Internet-Beschreibungen zurückzuführen.

Verbundstoffe halten sicherlich einiges aus, haben aber auch ihre Grenzen, wenn sich, wie beschrieben, Kunstharz-Verklebungen lösen.

Natürlicht geht man davon aus, dass Leute mit Verstand und Materialkenntnissen an Produktionseinheiten arbeiten, Werkstoffe wissenschaftlich getestet werden, allerdings lassen sich damit keineswegs alle Risiken ausschließen, z.B. der Bruch durch ungewohnte Zugkräfte oder bei Vernachlässigung von Kontrollen bei veralteten Materialien.

@Badbrain
Es geht hier zuerst mal um die Ermüdung und den Verschleiss von Material bzw. Carbon.

Fahrräder die einem großen Druck ausgesetzt waren, brechen unberechenbar durch nicht sichtbare Vorschäden, die durch diese Stöße verursacht wurden, sagte mir eine Fahrradhändler. Dies kann man nun auf ein Flugzeug übertragen, das z.B. öfters in einen Sturm kommt und nicht regelmässig gewartet wird oder bei dem Kontrollen versagen. Das frage ich doch.

Es geht hier zuerst mal um die Ermüdung und den Verschleiss von Material bzw. Carbon.

xt

Materialermüdung hast du bei allen Materialien . Boeing hat das letztens auch merken dürfen , mit ihren Brot und Butterflieger :

http://www.handelsblatt.com/unternehmen/industrie/material-ermuedung-boeing-hat-737-probleme-unterschaetzt/4029012.html (Archiv-Version vom 04.10.2023)

Und auch bei der F-35B wurde an Testzellen am hinteren Rumpfspant unerwartete Materialermüdungen festgestellt ( auch ein Aluminiumbauteil).

Und wie schon geschrieben CFK wird seit Jahrzehnten im Flugzeugbau verwendet . Beispiel hierfür Druckspant beim A330/A340 .

mitras schrieb:Mein Mißtrauen ist auf relativ zusammenhangslose Kenntnisse und Internet-Beschreibungen zurückzuführen

Und weiterhin , die Risse die am A380 festgestellt wurden , betreffen Metallteile und eben keine CFK-Teile .

Durfte im letzten Semester einige sehr interessante Vorlesungen zum Thema hören. Carbonfasern sind tatsächlich wesentlich Reissfester als Stahl. Das Problem ist nur, dass die Trägersubstanz, in der Regel Kunstharze, nicht so stark sind und sich bei entsprechend großer Belastung aus dem Harz lösen. Die Fasern selber bleiben hierbei intakt!

Desweiteren sind sie nur "in eine Richtung" belastbar was bei unerwarteten Belastungen wieder um Bruch des Harzes UND der Fasern führen kann. Haarrisse bilden sich hierbei jedoch nicht.

Um dieses Problem zu umgehen muss man also entweder Carbonfasern dort anwenden, wo nur Belastung in eine Richtung auftritt, oder mehrere Schichten in verschiedene Richtungen Fasern auftragen. Allerdings sind moderne Fasern in letzterer Herstellungsweise höchstens so stark wie Stahl, industriell produziert sogar wesentlich weniger stark.

Das Problem der heutigen Flugzeuge und ganz besonders Hubschrauber ist, dass sie ohne diesen leichten Werkstoff nichtmals mehr abheben könnten, da äquivalente Bauteile aus Stahl viel zu schwer wären. Jedoch ist es in der Regel so, dass moderne Carbonfasern Stahl in nichts bis wenig Nachstehen. Abgesehen vom plötzlichen Bruch und der Unfähigkeit zur plastischen Verformung versteht sich.

Das Problem der heutigen Flugzeuge und ganz besonders Hubschrauber ist, dass sie ohne diesen leichten Werkstoff nichtmals mehr abheben könnten, da äquivalente Bauteile aus Stahl viel zu schwer wären. xt

Stahl spielt im Luftfahrzeugbau eh nur eine untergeordenette Rolle . Anwendung findet Stahl im Luftfahrzeugbau bei z.B: Fahrwerksaufnahmen , Triebwerksaufnahmen , Leitwerksaufnahmen , Buchsen usw . .

@trollz0r,
@berlinandi
Vielen Dank. Das bedeutet doch eine höhere Sicherheit, als ich dachte.

Gerade wenn durch Scherkräfte z.B. in einem Sturm Carbon beansprucht wird und die Strukturen nicht überprüft werden oder bei ständiger Belastung, wird das Risiko eines Hüllenbruchs anwachsen. Inwiefern man dieses Risiko minimieren kann wäre vielleicht noch ein interessanter Punkt.