Stahlersatz

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Stahl ist als Längsträger in einer tragenden Bodengruppe, die teilweise oder ganz aus Carbonfaser besteht, deshalb weniger geeignet, weil Stahl sich aufgrund von temperaturbedingten Längenänderungs- Unterschieden zur Carbonfaser nicht dauerhaft mit einer Baugruppe aus Carbonfaser verbinden lässt. Nieten reißen aus und Verklebungen reißen auf Dauer vom Stahl ab. Stein eignet sich hier als Füllmaterial auch besser als z.B. Beton, den man als Alternative in Betracht ziehen könnte, da der Stein eine höhere Druckfestigkeit, größere Flexibilität und ein geringeres Ausdehnungsmodul hat. Ausserdem werden künftig auch andere druckstabile Füllmaterialien wie Glas oder Keramik für spezielle Anwendungen und auch in Kombination mit Naturstein in Betracht gezogen.

Beim Bau von Stein-Carbonfaser-Strukturen im Karosseriebau beispielsweise wird der Werkstoff die Eigenschaft des geringen Ausdehnungskoeffizienten und des geringen Gewichts bei einer hohen Druckstabilität und Elastizität als Vorteil mitbringen. Dazu muss die CFS®-Struktur z. B. in die Unterbodenstruktur eines Pkws oder den Längsträger eines LKW-Trailers eingebracht werden. Dies scheint mit modernen Klebverbindungen realisierbar zu sein. Dem Bau von Tragflächen, Rotorblättern, Schiffsrümpfen mit dämpfenden CFS®-Trägern steht prinzipiell kein Hindernis im Weg. Um Carbonfaserkarosserien von jeglicher Art mobilen Geräts zu realisieren, dämpfende Elemente in Tragflächen von Flugzeugen und Windenergie-Rotoren zu verbauen oder Rümpfe von Schiffen elastischer und leichter zu stabilisieren, kann das Bauteil durch einfaches Verkleben mit Epoxydharz oder Verschrauben mit dem übrigen Chassis oder sonstigen tragenden oder Form gebenden Strukturen verbunden werden.

Die dämpfende Eigenschaft von CFS® könnte möglicherweise bei den meisten Anwendungen die entscheidenden Vorteile im Vergleich zu Metallen bringen.
Ein stellvertretendes Beispiel für die Biegsamkeit von Stein ist die unten gezeigte Blattfeder aus Calanca-Naturstein aus den Schweizer Alpen. Ein solcher Gneis und ähnliche Steine aus den Alpen lassen sich besonders gut biegen. Die beidseitig mit Carbonfaserlaminat beschichtete Steinplatte mit einer Dicke von 5 mm war gerade, bevor sie mit der CFS®-Methode vorgespannt wurde. Der Stein zwischen den Carbonfaserschichten wurde an der Hochschule München einer Dauerbiegebelastung von 1 Million Lastwechseln in vertikaler Richtung ausgesetzt und zeigt keinen Steifigkeitsverlust. Selbst am offenen Rand ist nicht die geringste Veränderung der polierten Steinkante zu erkennen.

Dieses CFS®-Blech ist 2,70 x 1,40 Meter gross, 4,2 mm dünn und wiegt weniger als eine gleichdicke Aluminiumplatte. Das Blech kann in jede Richtung gebogen werden und kehrt immer in seine leicht geschwungene Ursprungsform zurück. Die Form ist mit Hilfe der eingestellten Vorspannung quasi eingefroren.

Die Herstellung und Bearbeitung von CFS® ist umweltfreundlich, da wesentlich weniger CO2 – Emissionen bei dessen Herstellung und Bearbeitung anfallen, als bei metallischen Materialien. Das Material lässt sich mit herkömmlichen Werkzeugen und Verfahren, die in der Steinbearbeitung üblich sind, problemlos verarbeiten, bohren, verkleben oder mit Schrauben verbinden.

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