Carbon Gabel-Lagerbock

Einsatz von gewickeltem Carbon als Maschinenelemente

Carbonfaser ist ca. 80% leichter als Stahl und wiegt nur die Hälfte von Aluminium bei mindestens doppelter Festigkeit und Steifigkeit. Die Carbonfaser hat somit ein überlegendes Verhältnis von Leistungsfähigkeit zu Gewicht. Das Gewicht spielt bei der Bewegung von Massen (z.B. an Roboter, Linearachsen und Auslegern) eine sehr große Rolle. Durch Gewichtsersparnis können Bauteile schneller beschleunigt und abgebremst werden. Außerdem ist die daraus zu aufzubringende Energie die Teile schneller zu bewegen wesentlich geringer und effizienter.

Von 500 g auf 48 g bei gleicher oder höheren Belastung – der Vergleich

500g Standard Lagerbock

500g Standard Lagerbock (Quelle: Google Bilder)

48g Carbonfaser Gabel Lagerbock

48g Carbonfaser Gabel Lagerbock

Topologieoptimierung

Das computerbasierte Berechnungsverfahren der Topologieoptimierung zeigt die Grundgestalt (Topologie) für Bauteile unter mechanischen Beanspruchungen. Somit kann dank der Gestaltungsoptimierung das Bauteil speziell auf den Bauraum und den physikalischen Randbedingungen wie Werkstoff, Zug – und Druckkräfte und Momente ausgelegt werden. Einfach gesagt entfernt das Berechnungsverfahren dort Material, wo es auf Grund von Zug- und Druckkräften nicht gebraucht wird und packt es an die dafür notwendigen Stellen, die durch Belastungen stärker beansprucht werden.

Zug- und Druckkräfte

Carbonfasern lassen sich auf Grundlage der Topologieoptimierung somit optimal auf die notwendigen Zug- und Druckkräfte beschränken. Da somit klar ist, welchen Verlauf die Zug- und Druckkräfte einnehmen, kann aus diesem Abbild ein aus carbongewickeltes Leichtbauteil entstehen.

Ausrichtung der Fasern

Während die bekannten Metallteile gleiche Eigenschaften in alle Richtungen haben, verhält sich ein Carbonfaserbauteil unterschiedlich, je nachdem, ob es längs oder quer belastet wird. Für Festigkeit und mechanische Stabilität entscheidend ist dabei die Ausrichtung der Faser im Bauteil. Nur exakt in Faserlaufrichtung kann ein Bauteil Zug- und Druckkräfte optimal aufnehmen.

Mehr zu den technischen Eigenschaften von Carbon finden Sie hier.

 


Johannes LutzSie haben Fragen, brauchen Antworten?

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