Carbon ist nicht gleich Carbon!


Herstellverfahren

 

Autoklaven

 
Dies ist das klassische über Jahrzehnte weiterentwickelte Verfahren für High Tech Anwendungen von der Formel 1 über Moto GP bis zur Weltraumfahrt.
Letzter Stand ist hier die Verwendung von sogenannten „Prepreg“-Matten als Ausgangsbasis für hochwertige Carbonteile.  Diese vorimprägnierten Matten müssen gekühlt gelagert werden und können so besser verarbeitet werden. Da die Matten maschinell hergestellt werden, ist der Anteil an Bindemittel in den Matten immer gleichbleibend niedrig. Daraus ergibt sich eine hervorragende Maßhaltigkeit, sowie vorbestimmte, klar definierte Stabilität, verbunden mit im Vergleich deutlich geringerem Gewicht des Bauteils. Auch ist die Verwendung von Prepreg Carbonfasermatten schonender für Mensch und Umwelt, da nicht mit offenen Harzen hantiert werden muss.
Durch die hohen Druckverhältnisse und Temperaturen, die im Autoklaven erreicht werden, müssen die Formen für die Carbonteile aus widerstandsfähigen Materialien bestehen. Um gleichbleibende Qualität zu garantieren wird hier auf Aluminium als Werkstoff zurückgegriffen. Diese Alu-Formen werden mittels modernster CNC- Frästechnik aus dem Vollen gefräst.
Dieses Verfahren wird seit vielen Jahren von ICP Ilmberger Carbon Parts angewandt und ständig für unsere Anwendungen weiterentwickelt. Wie Sie aus der Beschreibung erkennen ist dieses Verfahren nicht ganz billig. Es unterscheidet uns jedoch ganz entscheidend von nahezu allen unseren Mitbewerbern. Sie als Kunde haben damit jedoch stets die Gewissheit, nur das Beste zu bekommen.
 
Carbon Tiefziehen
 
Dieses Verfahren findet sich häufig in der Automobilbranche wieder. Das wohl berühmteste Beispiel ist das Carbon Dach des BMW M3. Bei diesem Verfahren wird eine einzige große Carbonmatte mittels eines Infrarotlasers erhitzt und anschließend in eine gekühlte Form eingelegt. Anschließend wird diese mit einem Stempel für wenige Minuten zugepresst. Der Vorteil liegt hier in der kurzen Taktzeit, was unerreicht hohe Stückzahlen erlaubt. Dieser Vorteil wird jedoch durch stark verminderte Eigenschaften wieder eingebüßt. Durch die mangelnde Zeit und die vergleichsweise niedrigen Temperaturen, kann das Bauteil nicht die gleiche Festigkeit und Steifigkeit erreichen, wie es bei einem Autoklaven der Fall wäre. Ein weiterer Nachteil ist, dass nur sehr einfache Formen, meist von großer Fläche, gebaut werden können. Und auch bei diesen einfachen Formen verzieht sich das Material teilweise so stark, dass von der perfekten Regelmäßigkeit des Fasermusters starke Einbußen akzeptiert werden müssen. Dies passiert, da hier das Carbon nicht perfekt ausgelegt werden kann, sondern einfach nur als große Matte darüber und dann von einer Presse in die Form gequetscht wird.

 

Nasslaminat:

 

Beim sogenannten Nasslaminatverfahren werden die einzelnen Matten mit Harz getränkt, in Formen eingelegt und in den Backofen verbracht. Der Backofen hilft bei diesem Verfahren lediglich beim aushärten. Auf Vakuum, wie auch auf Druck und hohe Temperaturen wird hier verzichtet. Dies kann ein Weichwerden von verbauten Teilen beispielsweise bei starker Sonneneinstrahlung  zur Folge haben . Diese Technik wird meist auch im Modellbau für Einzelanfertigungen angewandt, bei dem selten hohe Stückzahlen erreicht werden und so eine günstige Alternative zu Plastik oder GfK gefunden werden muss. Diese althergebrachte Technik der Laminatproduktion kann bei korrekter Umsetzung ordentliche Sicht-Ergebnisse liefern, ohne allerdings die heute meist erforderlichen hohen Werte an Steifigkeit und Stabilität von Autoklaven-Teilen zu erreichen, auch sind Nasslaminate aufgrund von schlechter Oberflächenbeschaffenheit, Luft- und Harzeinschlüssen nur schwerlich zu lackieren.

 

Presstechnik:

 

Das Pressverfahren ist im Prinzip wie die Nasslaminatherstellung einzustufen, dabei wird das Gewebe zusätzlich mit einem Stempel in die Form gedrückt. Aber auch beim Pressverfahren wird wie beim Nasslaminatverfahren mit nur sehr geringer Temperatur gearbeitet, auch die Nachteile bleiben nahezu identisch.

Oberflächebehandlung

 

Roh

 

Viele Hersteller lassen die Oberfläche des Carbonteils einfach unbearbeitet. Es werden hierbei lediglich die Kanten entgratet und im besten Fall eine Politur verwendet. Dies ist mit Abstand die günstigste aber auch, aus technischer Sicht, die katastrophalste Variante.
Lässt man die Oberfläche unbearbeitet, sind nicht nur die CFK Fasern, sondern auch deren Epoxid Matrix der Umwelt ausgeliefert. Hochwertige CFK Fasern, wie wir Sie verwenden bestehen zu 100% aus Kohlenstoff. Es handelt sich hierbei bei dem gleichen chemischen Element aus welchem auch Diamanten bestehen. Diese können mit den meisten Einflüssen aus ihrer Umwelt sehr gut umgehen.

Die Achillesferse liegt hier in der Matrix. Deren Aufgabe ist deutlich tiefgreifender als man es auf den ersten Blick vermuten würde. Sie gibt verbindet nicht nur die Fasern miteinander, sondern verteilt auch auftretende Kräfte zwischen diesen. Man hört oft, dass Carbon, bzw. allgemein allen Faserverbundwerkstoffe, besonders Fest in Faserrichtung sind, jedoch quer dazu kaum Stabilität mit sich bringen. Dies liegt daran, dass alles was quer zur Faserrichtung wirkt durch die Matrix, also das Epoxidharz, absorbiert werden muss. Man kann diesen Effekt stark einschränken indem man mehrere Lagen in verschiedene Richtungen verbaut. Mit unserem Know-how gelingt es uns regelmäßig durch entsprechende Maßnahmen in der Konstruktion des Bauteils, diese, sogenannte Anisotropie von Carbon, soweit zu reduzieren, dass der schwächende Effekt nahezu nicht mehr messbar ist.

Wenn man Epoxidharz jetzt aber ungeschützt der Umwelt aussetzt, trocknet dieses immer weiter aus und verliert zunehmend seine Adhäsionskraft. Die Klebewirkung zwischen den einzelnen Fasern lässt also nach. Entsprechend können die einzelnen lagen sich immer schlechter gegenseitig stützen, sodass das Teil immer brüchiger erscheint. UV-Licht beschleunigt diesen Prozess enorm. Man kann diesen Vorgang sehr gut an der typischen gelblichen Verfärbung erkennen. Je stärker das Bauteil gelblich verfärbt ist, desto weiter ist die Austrocknung bereits fortgeschritten.

 

Klarlack

 

Die meisten Hersteller lackieren ihre Bauteile mit einer Klarlackschicht. Falls diese entsprechend deckend aufgetragen ist, kann man davon ausgehen, dass die darunter liegenden Bauteile entsprechend geschützt sind. Wie allgemein bekannt, trocknet aber auch Lack nach einiger Zeit aus und neigt dazu rissig zu werden. Ähnlich wie sich bei einem Auto Kotflügel nach einigen Jahren Rost bildet, kann bei einem Carbon Kotflügel nach einigen Jahren eine unangenehme gelbliche Verfärbung auftreten - auch ohne Salzfahrten im Winter. Ein weiteres Problem findet sich im Prozess selbst. Die optische Tiefenwirkung - typisch für hochwertiges Carbon - ist nicht nur eine optische Täuschung, sondern unter dem Lack durchaus real. Wird der Lack nicht mehrfach abgeschliffen und neu aufgetragen, bildet sich oft eine unschöne Orangenhaut auf der Oberfläche. Diese fühlt sich nicht nur qualitativ schlechter an, sondern sorgt auch für unschön gebrochene Lichtreflektion in der Sonne.

 

Klare Kunststoffpulverbeschichtung

 

Das technisch wohl aufwändigste, aber speziell für Oberflächen an Fahrzeugen beste Verfahren ist die Pulverbeschichtung mit Klarlack.

Bei der von ICP Ilmberger Carbon verwendeten Kunststoffpulverbeschichtung für Carbonteile wird ähnlich dem herkömmlichen Pulverbeschichtungsverfahren sowohl das zu beschichtende Teil, als auch das Klarlackpulver elektrostatisch aufgeladen. Das Pulver wird per Druckluftpistole auf das Teil aufgebracht und dann in einer speziellen, sehr temperaturgenau aufgeheizten Spezialkabine eingebrannt.

Das bei Spritzlack oft zusehende Abplatzen von beschädigten Teilbereichen kann bei der Pulverbeschichtung praktisch nicht auftreten. Sie ist wesentlich resistenter gegen Steinschläge und ähnliche mechanische Belastungen. Auch ist die Pulverbeschichtung ein hervorragender UV-Schutz für die darunter liegenden Carbon Fasern und lässt die Carbon Produkte somit nicht ausbleichen..

Zusätzlich bildet die so entstehende Oberfläche eine hervorragende Grundierung für zusätzlich aufgetragenen Lack. Eine "Orangenhaut" kann nahezu vollständig ausgeschlossen werden, was eine, bis dahin ungekannte, glatte und geschmeidige Oberfläche bei Carbon ermöglicht..
Ein weiterer Bonus ist, dass das Kunststoffbeschichten ein sehr umweltfreundliches Lackierverfahren ist. Als “Lösemittel” wird Druckluft verwendet. Damit entsteht keine zusätzliche Belastung der Umwelt. Der entstehende Abfall kann zur energetischen Verwertung kostengünstig entsorgt werden. Somit entsteht kein Sondermüll.

ICP Ilmberger Carbon verwendet dieses Verfahren erfolgreich bereits seit über 10 Jahren. Zur Bestätigung des außerordentlich hohen Qualitätsniveaus lässt ICP Ilmberger Carbon sein Verfahren regelmäßig vom Deutschen TÜV Süd überprüfen und erhält regelmäßig dafür das entsprechende Gütesiegel. Damit bietet ICP Ilmberger Carbon jedem Kunden die Sicherheit, das hochwertigste am Markt verfügbare Produkt zu bekommen.