Lernfeld 6 · Prüfung Teil 2

Faserverbundwerkstoffe, Laminieren und Gefahrstoffe

Faserverbund im Fahrzeugbau: GFK, CFK, SMC und Holzwerkstoffe, Handlaminieren, Harz-Härter-Mischung, Topfzeit, Gefahrstoffe und Entsorgung.

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Darum geht es

In Faserverbundwerkstoffen tragen Fasern aus Glas, Kohlenstoff oder Aramid die Zugkräfte in ihrer Längsrichtung, das Harz als Matrix hält sie in Lage und überträgt die Kräfte. GFK ist preiswert und verbreitet bei Aufbauten, Hauben und Spoilern, CFK sehr leicht und steif, aber elektrisch leitend. In Verbindung mit Aluminium braucht CFK eine isolierende Zwischenlage, sonst korrodiert das Aluminium. Auch Siebdruckplatten für Ladeböden sind Verbundstoffe.

Beim Handlaminieren wird die Form mit Trennmittel vorbereitet, eine Feinschicht aufgetragen und Lage für Lage Fasermatte mit Harz getränkt und entlüftet. Harz und Härter werden genau nach Datenblatt gemischt, bei Epoxid meist nach Masse; die Härtermenge bezieht sich auf die Teile des Gesamtgemischs. Die Topfzeit begrenzt die Verarbeitung, große Mengen im Becher erwärmen sich stark. Den Harzbedarf schätzt man aus der Mattenmasse und einem Faktor des Herstellers.

Reaktionsharze sind Gefahrstoffe: UP-Harze geben Styrol ab, Epoxide können die Haut sensibilisieren, Schleifstaub reizt Haut und Atemwege. Gearbeitet wird mit Absaugung, Schutzhandschuhen und Schutzbrille nach Betriebsanweisung. Flüssige Reste sind gefährlicher Abfall. Schäden an tragenden CFK-Teilen werden nur nach Herstellervorgabe repariert.

Das solltest du dir merken

Fasern tragen, die Matrix hält und verteilt.
Bei 100 zu 30 nach Masse sind 30 von 130 Teilen Härter.
CFK und Aluminium nie direkt aufeinander, immer mit Trennschicht.
Kleine Portionen in flachen Gefäßen verlängern die Topfzeit.
Harzreste auf der Haut mit Hautreiniger, nie mit Lösemittel entfernen.

Formeln

Härtermenge aus dem Mischungsverhältnis: $m_{H} = m_{g es} \cdot \frac{k}{100 + k}$; $m_{g es}$ Gesamtmenge, $k$ Härterteile auf 100 Teile Harz
Faservolumenanteil: $φ = \frac{V _{F}}{V _{g es}} \cdot 100 %$; $V_{F}$ Volumen der Fasern aus Masse durch Dichte, $V_{g es}$ Volumen des Laminats

Typische Fehler in der Prüfung

Den Härter als Prozentsatz der Gesamtmenge statt aus den Mischungsteilen gerechnet.
Eine große Harzmenge auf einmal angemischt und die Topfzeit überschritten.
CFK ohne Trennschicht an Aluminium verschraubt.

Tipps aus der Werkstatt

Mischungsverhältnis 100 zu 30 heißt 30 von 130 Teilen Härter, nicht 30 % der Gesamtmenge. Kleine Portionen anmischen, die Topfzeit läuft. CFK und Aluminium nie ohne Trennschicht verbinden. Harzreste auf der Haut mit Hautreiniger entfernen, nie mit Verdünnung.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „Faserverbundwerkstoffe, Laminieren und Gefahrstoffe“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Karosserie- und Fahrzeugbaumechaniker/-in (2022), Lernfeld 6 (Nichtmetallische Werk- und Verbundstoffe be- und verarbeiten). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.