KRAIBON® – Elastomere als perfekte ergänzung für faserverbundkunststoffe

KRAIBON®  ist eine dünne Folie aus unvernetztem Kautschuk, die im bestehenden Verarbeitungsprozess gemeinsam mit dem Harz aushärtet.

Es entsteht ein Materialverbund, welcher das Beste aus der Welt der Faserverbundkunststoffe und der Elastomere kombiniert. Mit der Integration von Elastomeren in den Lagenauf­bau von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) kann ein Aufbau aus hartem und weichem Material erreicht werden, der die guten mechanischen Ei­genschaften von FVK mit den guten „elastischen“ von Kautschuk verbindet. Haupteinsatzgebiete sind die Optimierung der Akustik, sowie des Impact- und Splitterverhaltens.

Der entscheidende Vorteil ist die direkte Integration der Elastomere. Der übliche Herstellungsprozess eines FVK Bauteile bleibt unverändert – es werden keine zusätzlichen Haftvermittler benötigt. Diese innovative Technologie wird gezielt in Branchen wie der Automobil­- und Sportindustrie, der Luft- und Raumfahrt, bei Schienenfahrzeugen oder auch der Orthopädie eingesetzt.

AKUSTIK
IMPACT
Splintering
HYBRID

akustik

Akustik – federleichte Dämpfung für Composites

Leichtbau ist ein zentrales Thema im modernen Fahrzeugbau. Gleichzeitig muss dieser jedoch auch den Komfortbedürfnissen der Kunden Rechnung tragen.

Laute, unkomfortable Fahrzeuge verkaufen sich schlecht. Unter dem Schlagwort NVH (Noise, Vibration, Harshness) gibt es verschiedene Lösungsansätze zur Körperschalldämmung, wobei i.d.R. Schwerschichtmatten eingesetzt werden. Dass dies nicht im Sinne des Leichtbaus ist, wird bereits im Begriff Schwerschicht deutlich.

Das akustische Verhalten von Composite-Bauteilen lässt sich durch die Integration von KRAIBON® signifikant verbessern. Untersuchungen zeigen, dass diese Lösung die Körperschalldämpfung mit Hilfe von Schwerschichten, wie beispielsweise Alubutyl, übertrifft und das mit einem Bruchteil des Gewichts.

 Vorteile von KRAIBON® im Akustik-Bereich:

  • Durch die Integration modifizierter Elastomere kann der Verlustfaktor von CFK-Laminaten deutlich erhöht werden.
  • Der Einsatz von KRAIBON®-Lagen im CFK erreicht eine größere Dämpfung als dies mit Alubutyl möglich wäre.
  • Das Flächengewicht von KRAIBON® ist deutlich geringer als Alubutyl.
  • Die Performance (das Verhältnis von max. Verlustfaktor zu Flächengewicht) kann mit KRAIBON® um ca. 600% im Vergleich zu Alubutyl gesteigert werden.

Impactschutz für Composites

Faserverbundkunststoffe sind zwar leicht, aber auch leicht zu zerstören. Im Bereich der Automobil- und Luftfahrtindustrie ist die Beschädigung durch Einschlag größerer Partikel relevant, im Sektor Windenergie hingegen wird z.B. an Lösungen zum Schutz gegen Regenerosion gearbeitet.

Einschläge, egal in welchen Dimensionen, verursachen abhängig von der eingebrachten Energie massive Schäden an CFK-Bauteilen. Nicht nur wird dadurch die Stabilität des Bauteiles verringert sondern auch die Aerodynamik beeinflusst, ggf. bis hin zum Totalversagen.

Ein Weg diesem Problem zu begegnen, ist die Auslegung der Strukturen mit zusätzlichen Faserlagen. Ein anderer Ansatz ist der Schutz durch zusätzlich aufgebrachte Folien. Alle Ansätze treiben entweder das Gewicht und / oder den Preis nach oben.

Durch die Integration von KRAIBON® kann eine deutliche Erhöhung der Schadenstoleranz erreicht werden, ohne dass es zur Gewichts- oder Kostenerhöhung kommen muss.

 

Wirkung eines Impacts bei gleichem Lagenanzahl und gleicher Einschlagenergie

test

Wie in der Grafik unten dargestellt, kann das Bauteil mit KRAIBON® entweder auf höhere Belastungen hin ausgelegt werden oder aber bei konstanter Impacttoleranz, leichter und günstiger hergestellt werden.

Das ursprüngliche Laminat wurde auf die Toleranz (Schaden/Energie) an Punkt 1 ausgelegt. Durch die Integration zweier Lagen KRAIBON, wird Punkt 2 erreicht. An dieser Stelle ist das Laminat durch das zusätzliche KRAIBON zwar etwas schwerer und kostspieliger, jedoch ist die Schadenstoleranz dreimal so hoch und das Element somit deutlich widerstandsfähiger.

Für den Anwender ergeben sich hierdurch verschiedene Möglichkeiten. Wird ein standhafteres Bauteil benötigt, fällt die Wahl in diesem Beispiel auf zwei Lagen KRAIBON. Reicht die ursprüngliche Toleranz aus (Punkt 1), so können eine oder mehrere Lagen Carbon entfernt werden.

Das bedeutet weniger Gewicht und niedrigere Kosten, da KRAIBON leichter und preiswerter als Carbon ist. Punkt 3 stellt eine Mischung aus den Optionen „besser, leichter, günstiger“ dar. In der Vergangenheit wurden bereits mehrere Bauteile realisiert, die alle drei Attribute gleichzeitig erreichen.

Fallturmtest: FEM-Modell

Splitterverhalten und Energieabbau

Splitterverhalten und Energieabbau

Im Falle des Bruches eines Carbonfaserbauteils können Splitter und gefährliche Bruchkanten entstehen. Dies führt zu einem erhöhten Verletzungsrisiko von z.B. Passagieren oder Passanten im Automobilbereich. Dieses Risiko kann durch die Integration eines gummierten Gewebes vermieden werden.

Wird neben der Schadenstoleranz auch eine Verbesserung des Splitterverhaltens benötigt, bietet KRAIBON® verschiedenste Möglichkeiten. Mit der simplen Integration kann nicht nur das Splitterverhalten signifikant verbessert werden, auch sind zudem Lösungen möglich, bei denen der Energieabbau merklich optimiert wird. Durch den Einsatz ist die hervorragende Bindung zwischen Elastomer und Faserverbundbauteil gegeben, was somit das Ablösen abgesplitterter Bruchstücke verhindert.

Crash-Test: Konventioneller Aufbau

Crash-Test: Aufbau mit KRAIBON®

Hybride

Hybride Composites

Materialkombinationen zwischen Metall und Carbon eröffnen ein hochattraktives Feld im Bereich des Mischbaus. Durch die Verbindung lassen sich Bauteile realisieren, die leichter als ein reines Metall-, aber deutlich günstiger als ein CFK-Bauteil sind.

Ein Schwachpunkt bei diesen Verbunden sind die herkömmlich benutzten Klebstoffe. Sie gleichen die Unterschiede in den Materialien nur mäßig gut aus und verursachen dadurch eine Schwächung des Bauteils. Wir bieten hier eine leistungsstarke Alternative zu herkömmlichen Klebstoffen.

Wenn Metall direkt per Klebstoff mit Carbon verbunden wird, kann es zu Kontaktkorrosion kommen. Mit KRAIBON® jedoch wird eine isolierende Schicht zwischen beiden Werkstoffen eingefügt, die eine Korrosion vorbeugt und die Lebensdauer des Bauteils erheblich erhöht.

Noch schwerwiegender ist die unterschiedliche thermische Ausdehnung beider Materialien, die durch den Unterschied zwischen der Temperatur während des Herstellungs- bzw. Lackierprozesses und der Temperatur des Einsatzes entsteht und so zu Spannungen im Materialverbund führt.

Durch den Einsatz unserer Lösung werden diese Spannungen besser ausgeglichen als mit herkömmlichen Klebstoffen. KRAIBON® hat eine exzellente Haftung zu beiden Werkstoffen.

Mit KRAIBON® bieten wir hybride Materialkombinationen mit sehr guter Haftung,  höherer Flexibilität, und – insbesondere bei crashrelevanten Anwendungen – eine deutlich bessere Energieaufnahme und damit Sicherheitsreserven.

Eine Übersicht der KRAIBON®-Standardmischungen finden Sie hier

Download link

  KRAIBON® Mischungsliste Deutsch

  KRAIBON® Standard material list English

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