Carbonfaserverstärktes PEEK

Carbonfaserverstärktes PEEK (auch CF/PEEK oder Kohlenstofffaserverstärktes PEEK) bezeichnet einen Faserverbundwerkstoff, der durch Einbetten von Kohlenstofffasern in einer Matrix aus Polyetheretherketon (PEEK) entsteht.

Herstellung

Werkstücke aus CF/PEEK werden meist durch Heißpressen aus mit PEEK vorimprägniertem Gewebe (Prepreg) als Ausgangsmaterial hergestellt. CF/PEEK lässt sich durch spanabtragende Verfahren bearbeiten, ebenso durch Wasserstrahlschneiden. Zur Herstellung eines dünnwandigen dreidimensionalen Bauteils wird meist eine ebene CF/PEEK Platte umgeformt.

Materialeigenschaften

CF/PEEK nimmt weniger Feuchtigkeit auf als CF-Epoxidharz-Verbundwerkstoffe, hat ein besseres Brandverhalten, und eine höhere Schlagzähigkeit. Anders als bei CF-Epoxidharz-Verbundwerkstoffen nimmt die Schlagzähigkeit mit steigender Temperatur zu.

Einsatztemperatur maximal 260 °C
röntgenstrahlendurchlässig
gute chemische Resistenz
gute Abriebfestigkeit

Abgrenzung zu herkömmlichen Faserverbundwerkstoffen

Durch die thermoplastischen Matrix ergibt sich die Möglichkeit der Formgebung durch Thermoformen. Herkömmliche Faserverbundwerkstoffe, die meist eine duroplastische Matrix (zum Beispiel aus Epoxidharz) haben, können nicht mittels Thermoformen bearbeitet werden. CF/PEEK bietet eine höhere Resistenz gegen Chemikalien als herkömmliche duroplastischen Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe und eine Dauereinsatztemperatur bis 250 °C.

Der Vorteil von CF/PEEK gegenüber reinem unverstärkten PEEK liegt in der wesentlich höheren Steifigkeit und Festigkeit von verstärktem PEEK.

Einsatzgebiete für CF/PEEK sind Anwendungen, für die Metalle zum Beispiel auf Grund der Anforderungen an Gewicht, geringe thermische Ausdehnung oder Röntgenstrahlendurchlässigkeit nicht in Frage kommen und herkömmliche Faserverbundwerkstoffe durch Anforderungen an Temperaturbeständigkeit, Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Feuchtigkeitsaufnahme oder Brandverhalten ausscheiden.

Literatur

Walter Krenkel: Verbundwerkstoffe: 17. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde. Wiley-VCH 2009, ISBN 9783527326150
Hans-Peter Zepf: Faserverbundstoffe mit thermoplastischer Matrix. Hochleistungswerkstoffe für rationelle Verarbeitung. Expert-Verlag 1997, ISBN 3816913903 Online
Kurt Moser: Faser - Kunststoff - Verbund. Entwurfs und Berechnungsgrundlagen. Springer 1997, ISBN 3540621040
Steven J. Hooper: Composite materials: testing and design. ASTM International 1997