Wie wählt man zwischen Kohlefasergewebe und Glasfasergewebe? Eine vergleichende Analyse

In der heutigen Zeit der rasanten Entwicklung von Verbundwerkstoffen sind Kohlefasergewebe und Glasfasergewebe zu wichtigen Akteuren bei der Strukturverstärkung und Materialsubstitution geworden. Dies gilt insbesondere für Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Schienenverkehr, Gebäudeverstärkung, Sportausrüstung und Elektronik. Die Wahl des Verstärkungsmaterials wirkt sich nicht nur auf die Produktleistung aus, sondern wirkt sich auch direkt auf das Gleichgewicht zwischen Kosten und Projektzeitplan aus.

In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen Kohlefasergewebe und Glasfasergewebe aus vier Perspektiven eingehend analysiert: Materialleistung, Kostenanwendung, Verarbeitung und Konstruktion sowie praktische Auswahlempfehlungen. Es bietet auch professionelle Referenzen auf der Grundlage der Ingenieurpraxis.

Leistungsvergleich von Kohlefasergewebe und Glasfasergewebe

Materialzusammensetzung und Strukturprinzipien

Kohlefasergewebe ist ein hochfestes Material mit hohem Modul, das durch einen Hochtemperatur-Oxidations- und Karbonisierungsprozess aus Polyacrylnitril (PAN) oder Asphalt hergestellt wird. Es gibt ihn in den Ausführungen Unidirektional, Uni und Twill.

Glasfasergewebe wird aus alkalifreiem oder mittelalkalischem Glas hergestellt, das gezogen, bei hohen Temperaturen geschmolzen und dann zu einem Tuch verwoben wird. Es verfügt außerdem über verschiedene Webstrukturen.

Vergleich der mechanischen Eigenschaften

Die Festigkeit und der Modul von Kohlefasergewebe sind denen von Glasfasergewebe deutlich überlegen. Im Folgenden finden Sie einen Vergleich typischer Leistungsparameter:

Leistung	Kohlefasertuch	Glasfasertuch
Zugfestigkeit	3500-7000 MPa	2500-4500 MPa
Zugmodul	230–600 GPa	70–85 GPa
Dichte	1,7-1,9 g/cm³	2,4-2,6 g/cm³
Leitfähigkeit	Leitfähig	Isolierend
Zähigkeit	Niedrig (sprödes Material)	Mittel, mit guter Schlagfestigkeit
Thermische Stabilität	Hält Temperaturen über 300 °C stand	Die meisten Temperaturen unter 150°C

Fazit: Kohlefasergewebe ist leichter, stärker und stabiler, Glasfasergewebe zeichnet sich durch Flexibilität und Wirtschaftlichkeit aus.

Elektrische, thermische und Korrosionsbeständigkeit

Elektrische Eigenschaften: Kohlefaser ist leitfähig und für Anwendungen geeignet, die elektrostatische Entladung oder elektromagnetische Abschirmung erfordern; Glasfaser ist ein ausgezeichneter elektrischer Isolator. Thermische Eigenschaften: Kohlefaser ist hitzebeständig und hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten; Glasfaser ist zwar hitzebeständig, hat aber einen relativ hohen Ausdehnungskoeffizienten.

Korrosionsbeständigkeit: Beide Materialien bieten eine gute Beständigkeit gegenüber den meisten sauren und alkalischen Lösungen, Kohlefasern sind jedoch in stark korrosiven Umgebungen stabiler.

Kosten, Anwendungsszenarien und wirtschaftliche Analyse

Materialkosten-Differenzanalyse

Kohlefasergewebe hat hohe Rohstoffkosten und eine komplexe Verarbeitung, was zu einem Marktpreis führt, der typischerweise 5–10 Mal so hoch ist wie der von Glasfasergewebe. Zum Beispiel:

Gewöhnliches Glasfasergewebe: ca. 15–30 Yuan/Quadratmeter

Gewöhnliches Kohlefasertuch: ca. 180–500 Yuan/Quadratmeter (je nach Gewicht und Marke).

Obwohl die Kosten höher sind, bietet Kohlefasergewebe eine längere Lebensdauer, eine bessere Verstärkung und einen höheren langfristigen Gesamtnutzen.

Vergleich gängiger Anwendungsszenarien

Anwendungen für Kohlefasergewebe: Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Karosserien für den Schienenverkehr, Verstärkung von Brückenträgern und -platten, High-End-Fahrräder und Drohnenrümpfe.

Anwendungen für Glasfasergewebe: Rotorblätter von Windkraftanlagen, Yachtrümpfe, Gebäudehüllen, Sportausrüstung und Oberflächenverstärkung mit Formtrennmittel.

Modell zur Kostenwirksamkeitsbewertung

Bei der Materialauswahl wird empfohlen, die folgenden vier Punkte zu berücksichtigen:

Anforderungen an die strukturelle Festigkeit: Müssen schwere Lasten oder hochfeste Stützen getragen werden?

Haltbarkeitsanforderungen: Ist es in einer heißen und feuchten, korrosiven oder hochfrequenten Ermüdungsumgebung?

Lebensdauer und Wartungskosten: Ist es empfindlich gegenüber langfristigen Betriebs- und Wartungskosten?

Budgetbeschränkungen: Einmalige Investition und erschwingliche Kostenspanne?

Fazit: Kohlefasergewebe wird aus Leistungsgründen bevorzugt, und Glasfasergewebe kann als preisgünstiger Ersatz verwendet werden.

Bauprozess- und Verarbeitungskompatibilität

Analyse der Konstruktionsanpassungsfähigkeit

Kohlefasertuch: leicht und einfach zu fliegen, hohe Anforderungen an die Bauumgebung, muss normalerweise mit Vakuumeinleitung, Autoklav, RTM oder Prepreg-System abgestimmt werden.

Glasfasergewebe: gute Flexibilität, einfache Verarbeitung, handverlegbar, spritzbar, formbar, geeignet für großflächige komplexe Flächenverlegung.

Problem bei der Harzsystemanpassung

Kohlefaser und Epoxidharz weisen die stärkste Kompatibilität auf und können die mechanischen Eigenschaften voll zur Geltung bringen; Glasfaser eignet sich für eine breitere Palette von Systemen, wie z. B. ungesättigtes Polyester, Vinylharz, Epoxidharz usw.

Tipps: Achten Sie bei der Auswahl verschiedener Fasern darauf, dass das gesamte Faser-Harz-System gut aufeinander abgestimmt ist, um die synergistischen Effekte des Verbundmaterials zu maximieren.

Bauliche Vorsichtsmaßnahmen

Halten Sie die Bauoberfläche trocken und sauber;

Kontrollieren Sie die Verlegerichtung und den Zwischenschichtdruck genau.

Nutzen Sie Rohstoffe und Konstruktionsrichtlinien von professionellen Carbonfaser-Materiallieferanten, um strukturelle Probleme und spätere Nacharbeiten zu vermeiden.

Empfehlungen zur Projektauswahl und Fallstudien

Anwendungsempfehlungen und Vorschläge zur Materialauswahl

Anwendungstyp	Empfohlene Materialien	Gründe für die Auswahl
Verstärkung der Gebäudestruktur	Kohlefaserstoff	Hohe Festigkeit und Haltbarkeit, geeignet für seismische Verstärkung und Balken- und Plattenreparatur
Sportausrüstung	Glasfasergewebe	Hervorragende Elastizität und einfache Verarbeitung, geeignet für Produkte wie Snowboards und Surfbretter
Luft- und Raumfahrtkomponenten	Kohlefaserstoff	Leicht und hochmodulig, mit ausgezeichneter Ermüdungslebensdauer und Hitzebeständigkeit
Formenbau	Glasfasergewebe	Kostengünstige und flexible Verarbeitung, geeignet für großformatige Verbundformen
Elektrische Gehäuse und Explosionsschutz	Glasfasergewebe	Hervorragende elektrische Isoliereigenschaften, geeignet für Kabelkanäle, Schaltergehäuse usw.
UAV-Gehäuse	Kohlefaserstoff	Leicht und stark, was die Flugeffizienz und die Lebensdauer des Flugzeugs erheblich verbessert

Auswahlfehler und Empfehlungen

Missverständnis 1: Die niedrigsten Kosten sind die beste Option → Ignorieren der Wartung oder Nichteinhaltung der Festigkeitsanforderungen;

Irrtum 2: Hohe Leistung ist für alle Anwendungen unerlässlich → Kohlefaser ist für bestimmte Anwendungen mit niedriger und mittlerer Belastung „überdimensioniert“;

Vorschlag: Legen Sie einen „Leistungsredundanzfaktor“ basierend auf Projektparametern fest und nehmen Sie entsprechende Konfigurationen vor.

Fazit: Es ist entscheidend, den richtigen Carbonfaser-Materiallieferanten auszuwählen

Bei der Auswahl von Verbundverstärkungsmaterialien ist das Material selbst nur ein Teil des Erfolgs. Noch wichtiger ist die Wahl eines Kohlefasermateriallieferanten mit technischem Support, der Ihnen Folgendes bietet:

Standardisierte technische Daten und Bauanleitungen;

Komplettes Produktsystem (Kohlefasergewebe, Prepreg, Trenngewebe usw.);

Unterstützung maßgeschneiderter Lösungen;

Zuverlässige Lieferung und Qualitätssicherung.

Empfohlener Lieferant von Kohlefasermaterial: Revolve CF

Als branchenführendes Forschungs-, Entwicklungs- und Fertigungsunternehmen für Kohlefasermaterialien beliefert Revolve CF seine Kunden mit hochfesten Kohlefasergeweben, Prepregs in Luftfahrtqualität, professionellen Trennmaterialien und maßgeschneiderten Verbundwerkstofflösungen und beliefert Kunden in den Bereichen Luftfahrt, Schienenverkehr, Schiffbau, Bauwesen, Energie und anderen Bereichen.

E-Mail: Harveyxu@revolve-cf.com

Offizielle Website: https://www.revolve-cf.com

Wenn Sie Kohlefasermaterialien im Großhandel kaufen, Muster oder technische Unterstützung benötigen, wenden Sie sich bitte an den Lieferanten von Revolve CF-Kohlefasermaterialien. Wir bieten Ihnen professionelle Unterstützung für Ihr Projekt.