Glasfaserverstärkter Kunststoff

Glasfaserverstärkter Kunststoff, kurz GFK, ist ein Faser-Kunststoff-Verbund aus einem Kunststoff (z. B. Polyesterharz, Epoxidharz oder Polyamid) und Glasfasern.

GFK ist auch unter der Bezeichnung Fiberglas bekannt. Fiber kommt hier aus dem Englischen (fibre, amerikanisch: fiber) und bedeutet Faser. Er ist der am häufigsten eingesetzte langfaserverstärkte Kunststoff.

Eigenschaften und Anwendungsgebiete

Eigenschaften
Fasertyp: E-Glasfaser Matrixtyp: Epoxidharz Faservolumenanteil 60% alle Angaben sind charakteristische Durchschnittswerte
Grundelastizitätsgrößen
$E_{\\|}$	44 500 N/mm²
$E_{\perp }$	13 000 N/mm²
$G_{\perp \\|}$	5 600 N/mm²
$G_{\perp \perp }$	5 100 N/mm²
$\nu _{\perp \\|}$	0,25
Dichte
$\rho$	2,0 g/cm³
Grundfestigkeiten
$R_{\\|}^{+}$	1 000 N/mm²
$R_{\\|}^{-}$	900 N/mm²
$R_{\perp }^{+}$	50 N/mm²
$R_{\perp }^{-}$	120 N/mm²
$R_{\perp \\|}$	70 N/mm²
Wärmeausdehnungskoeffizienten
$\alpha _{\\|}$	7·10^{-6^1/K}
$\alpha _{\perp }$	27·10^{-6^1/K}

Glasfaserverstärkter Kunststoffe sind, insbesondere im Kombination mit thermoplastischen Matrixsystemen ein kostengünstiger Faser-Kunststoff-Verbund. In mechanisch hochwertigen Anwendungen findet sich der glasfaserverstärkte Kunststoff ausschließlich in der Form von Endlosfasern in Geweben und UD-Bändern.

Verglichen mit Faser-Kunststoff-Verbunden aus anderen Vertärkungsfasern hat der glasfaserverstärkte Kunststoff einen relativ niedrigen Elastizitätsmodul. Selbst in Faserrichtung liegt er unter dem von Aluminium. Bei hohen Steifigkeitsanforderungen ist glasfaserverstärkter Kunststoff daher nicht geeignet. Ein großer Vorteil der Glasfaser, im Verbund mit einer Kunststoffmatrix, liegt jedoch in der hohen Bruchdehnung. Dieser Vorteil kann der Glasfaserverbund besonders in Blattfedern und ähnlichen Bauteilen zur Wirkung bringen.

Bei Einsatz einer geeigneten Matrix zeigt der glasfaserverstärkte Kunststoff ein ausgezeichnetes Korrosionverhalten, auch in agressiver Umgebung. Dies macht den glasfaserverstärkten Kunststoff zu einem geeigneten Werkstoff für Behälter im Anlagenbau oder auch für Bootsrümpfe. Die, verglichen mit kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, hohe Dichte kann bei diesen Anwendung ohne Einschränkungen akzeptiert werden.

Die gute elektrische Isolationswirkung, bei geeignetem Matrixsystem, macht den glasfaservertärkten Kunststoff zu einem geeigneten Werkstoff der Elektrotechnik. Besonders Isolatoren, die hohe Lasten übertragen müssen, werden aus glasfaservertärktem Kunststoff gefertigt.

Typische Bauteile

kurz- und langfaserverstärkte Bauteile

Kurzfaserverstärkte Bauteile finden vor allem Verwendung als Verkleidungen, oder werden wegen der guten Formbarkeit und großen Gestaltungsfreiheit hergestellt. Kurzfaserverstärkte Bauteile weisen meist ein quasiisotropes Verhalten auf, da die Kurzfasern zufällig verteilt vorliegen. Eine schwach ausgeprägte Orthotropie kann beim Spritzguss von kurzfaserverstärkten Thermoplasten entstehen. Die Fasern orientieren sich dabei entlang der Fließlinien. Die Beimischung von Kurzglasfasern zu Thermoplasten verbessert deren Steifigkeit, Festigkeit und insbesondere deren Verhalten bei hohen Temperaturen. Das Kriechen kurzfaserverstärkter Thermoplaste ist geringer als die des Grundmaterials.

Endlosfaserverstärkte Bauteile

Endlosfaserverstärkte Bauteile werden mit definierten Materialeigenschaften hergestellt. Immer häufiger finden sie Verwendung im Leichtbau.

GFK aus Geweben oder Gelegen
GFK aus Rovings oder unidirektionalen Geweben/Gelegen (hergestellt im Strangziehverfahren)
Mischformen aus den oben genannten Arten

Typische Anwendungsbeispiele

Spoiler für Autos, Front-, Heckklappen, Kotflügel und Dachmodule für PKW, Cabrio-Hardtops, Ölwannen für Nutzfahrzeuge, Windabweiser für Nutzfahrzeug-Zugmaschinen (Dach- und Seitenspoiler), Nutzfahrzeug-Stoßfänger, -Einstiege, -Kotflügel, -Seitenverkleidungen, -Frontklappen, etc., Zugverkleidungen, Kühlwaggons, Rotorblätter für Hubschrauber und Windenergieanlagen, Sportboote, Caravans, Segelflugzeuge, Zeltgestänge bis hin zu Fußgängerbrücken, Leuchttürme oder Rohrleitungssystemen und Behältern im Kraftwerksbau und der chemischen Industrie sowie Werbe- bzw Dekorationsfiguren

Siehe auch

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