Im Vergleich zu traditionellen Materialien wie Holz, Stahl, Eisen, Aluminium und Beton ist die Verbundwerkstoffindustrie relativ jung. Die Ära der Verbundwerkstoffherstellung reicht bis in die späten 1950er Jahre zurück, obwohl die Branche erst in den 1990er und frühen 2000er Jahren wirklich zu reifen und sich zu entwickeln begann.
Verbundwerkstoffesind neu, für manche Ingenieure sogar „seltsam“, wenn Evangelisten ihre Kunden davon überzeugen können, Verbundwerkstoffen eine Chance zu geben – hauptsächlich durch den Ersatz traditioneller Materialien in bestehenden Anwendungen, insbesondere wenn die Anwendung voraussichtlich von den Leichtgewichts-/Festigkeitseigenschaften von Verbundwerkstoffen profitieren wird – dann werden sich schon früh Verbundwerkstoffe entwickeln.
Ein gutes Beispiel hierfür ist der Golfschläger, der jahrzehntelang fast ausschließlich aus Stahl oder Aluminium gefertigt wurde. 1969 entwickelte Frank Thomas den ersten Carbonfaser-Golfschlägerschaft, der nach und nach zum Standardmaterial der Wahl für Golfer auf der ganzen Welt wurde. Es löste auch die Verwendung von Kohlefaser in anderen Sportartikelprodukten aus, die hauptsächlich aus traditionellen Materialien hergestellt werden. Denken Sie an Tennisschläger, Hockeyschläger, Angelruten und Fahrräder.
Sogar im Luft- und Raumfahrtsektor, der für seinen Einsatz von Verbundwerkstoffen bekannt ist, war das Wachstum schrittweise und abhängig von der Substitution traditioneller Materialien. Dies hat zu dem berüchtigten Ausdruck „schwarzes Aluminium“ geführt, mit dem die Praxis beschrieben wird, Aluminiumteile durch Kohlefaser-Verbundteile (schwarz) zu ersetzen.
In anderen Märkten wie der Automobilindustrie beruht der Einsatz von Verbundwerkstoffen immer noch auf der schrittweisen Substitution von Stahl und Aluminium. Mit Ausnahme von Rotorblättern für Windkraftanlagen haben Verbundwerkstoffe nur als eine von mehreren Materialoptionen in einem breiten Spektrum von Märkten und Anwendungen überlebt.
Dies ändert sich jedoch. In den letzten fünf Jahren haben wir das Wachstum und die Entstehung von Verbundwerkstoffanwendungen erlebt, bei denen Verbundwerkstoffe nicht nur eine Option, sondern die einzige Option sind. Darüber hinaus denke ich, dass diese Anwendungen nicht von Verbundwerkstoffen getrennt werden können.
Beispiel 1: Advanced Air Mobility (AAM)-Flugzeuge betreten den Lufttaxi-Markt. Dies ist das aufstrebende Feld. OEMs, die diesen Markt bedienen, entwerfen und produzieren vollelektrische Flugzeuge, die sich zu 100 % dem Leichtbau der Fahrzeuge widmen müssen, um die Reichweite zu maximieren. Für die Primärstruktur und die Rotorblätter sind Verbundwerkstoffe die einzige Materialwahl.
Beispiel 2: Wasserstoffspeicherung. Die Wasserstoffwirtschaft entwickelt sich schnell zu einem wachstumsstarken Modell, was Druck auf die gesamte Lieferkette ausübt, insbesondere die Nachfrage nach Kohlefaser-Druckbehältern für den Wasserstofftransport und die Bordspeicherung. Auch hier sind Verbundwerkstoffe die einzige Materialwahl.
Beispiel 3: Windblätter. Die Verwendung von Verbundwerkstoffen ist hier nicht neu, aber es ist wichtig zu beachten, dass Windblätter (bei weitem) der weltweit größte Verbraucher von Kohlenstofffasern sind. Da die Rotorblätter länger werden, wird die Nachfrage nach Kohlefaser nur noch steigen. Auch hier sind Verbundwerkstoffe die einzige Option.
Kurz gesagt, Verbundwerkstoffe haben sich von einer optionalen zu einer unverzichtbaren Komponente entwickelt. Wir müssen anfangen, so zu denken.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. Mai 2023
