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Haven't started (181)
Wofür steht die Abkürzung FVW?
Faser-Verbund-Werkstoffe
Was ist die primäre Aufgabe der Fasern in einem Faser-Kunststoff-Verbund (FKV)?
Die Fasern übernehmen die mechanischen Lasten vorrangig in Faserrichtung
Welche zwei Hauptaufgaben hat die Matrix in einem FKV?
Die Matrix fixiert die Position der Fasern und stützt diese gegen Ausknicken.
Wie definiert sich das "Paradoxon der Faserform"?
Ein Werkstoff in Faserform hat eine vielfach höhere Festigkeit als das gleiche Material in kompakter Form.
Warum steigt die Festigkeit eines Materials, wenn es in sehr dünne Fasern ausgezogen wird?
Durch die Faserform treten Fehlstellen im Material deutlich seltener auf.
Was beschreibt die Festigkeit im Kontext des Versagens einer Konstruktion?
Die Festigkeit entspricht der mechanischen Spannung beim Versagen der Konstruktion
Nennen Sie drei typische Vorteile von FKV gegenüber herkömmlichen isotropen Materialien.
- Niedrige Dichte (Leichtbau)
- freie Formgestaltung
- hohe Korrosionsbeständigkeit
Welcher Nachteil von FKV erschwert die Wartung von sicherheitskritischen Bauteilen?
Lokale Vorschädigungen sind schwer detektierbar.
In welche drei Gruppen lässt sich FKV nach der Faserlänge einteilen?
- Kurzfasern
- Langfasern
- Endlosfasern
Nennen Sie vier Textilformen (Halbzeuge) für Endlosfasern.
- UD-Schicht
- Gelege (ply)
- Gewebe (fabric)
- Multiaxialgelege
Welches Materialverhalten weisen Glasfasern im Gegensatz zu Aramidfasern auf?
Glasfasern zeigen ein nahezu isotropes Materialverhalten
Wie hoch ist der E-Modul von Standard-E-Glas im Vergleich zu Aluminium?
Der E-Modul ist mit ca. 73000 N/mm² vergleichbar mit Aluminium.
Warum sind Schädigungen in Glasfaser-Bauteilen oft gut sichtbar?
Weil Glasfasern meist transparent sind
Zu wie viel Prozent bestehen Kohlenstofffasern (C-Fasern) üblicherweise aus Kohlenstoff?
Sie bestehen zu etwa 90% aus Kohlenstoff
Welcher Ausgangsstoff wird zu 90% für die Herstellung von Kohlefaser verwendet?
PAN (Polyacrylnitril)
Wie groß ist der typische Durchmesser einer Kohlenstofffaser?
Der Durchmesser liegt zwischen 5 μm und 10 μm
Welche besondere Eigenschaft prädestiniert Aramidfasern für den ballistischen Schutz?
Ihr hohes Energieaufnahmevermögen und ihre hohe Zähigkeit
Wie verhält sich die Druckfestigkeit von Aramidfasern im Vergleich zu ihrer Zugfestigkeit?
Die Druckfestigkeit ist deutlich niedriger als die Zugfestigkeit
Welchen negativen Umwelteinfluss muss man bei Aramidfasern besonders beachten?
Einen Festigkeitsabfall durch UV Strahlung und Feuchtigkeitsaufnahme
Nennen Sie eine Aufgabe der Matrix bezüglich der Kraftübertragung
Sie leitet Kräfte von einer Faser zur anderen sowie von einer Schicht zur nächsten
Wie unterstützt die Matrix die Fasern bei Druckbeanspruchung?
Sie stützt die Fasern mechanisch gegen seitliches Ausweichen (Ausknicken).
Welche Materialeigenschaft der Schicht wird maßgeblich durch die Haftung zwischen Matrix und Faser bestimmt?
Die mechanische Festigkeit quer zur Faserrichtung
Nennen Sie die vier wesentlichen Schritte der Verarbeitung von Duroplasten.
- Ansetzen des Harzes
- Tränken der Fasern
- Formgebung/Härtung
- Nachbearbeitung
Für welche Stückzahlen ist das Handlaminieren am besten geeignet?
Für kleine Stückzahlen, Prototypen und Einzelstücke
Welcher Faseranteil ist beim Handlaminieren maximal realistisch?
Bis zu max. 50%, bei guter Ausführung eher 40 %
Was ist das physikalische Prinzip des Harzinfusionsverfahrens (VARI)?
Die Verteilung des Harzes erfolgt durch eine Druckdifferenz zwischen Vakuum und Atmosphärendruck
Welches Herstellungsverfahren eignet sich besonders für rotationssymmetrische Körper wie Rohre oder Tanks?
Filament Winding (Wickelverfahren)
Was versteht man unter Pultrusion?
Ein kontinuierliches Strangziehverfahren zur Herstellung preisgünstiger faserverstärkter Kunststoffprofile
Welchen Vorteil bietet die Mikromechanik bei der Materialcharakterisierung?
Die Vorhersage von Verbundeigenschaften basierend auf den Daten von Faser, Matrix und Faseranteil.
Welche Annahme wird in der Mikromechanik bezüglich der Verbindung von Faser und Matrix getroffen?
Es wird eine ideale (starre) Haftung zwischen Faser und Matrix ohne Schlupf angenommen
Welches mechanische Ersatzmodell wird zur Herleitung des Längs-Elastizitätsmoduls (E_11) einer UD-Schicht genutzt?
Zwei parallelgeschaltete Federn aus Matrix und Fasern.
Wie verhält sich der Längs-E-Modul (E_11) einer UD-Schicht zum Faservolumenanteil Φ?
Er ist direkt proportional zum Faservolumenanteil.
Was bedeutet die "1"-Richtung im lokalen Koordinatensystem einer UD-Schicht?
Die Richtung parallel zum Faserverlauf.
Wofür stehen die Abkürzungen GFK und CFK?
Glasfaser-Kunststoff-Verbund
Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbund
Was ist der Hauptunterschied zwischen Duroplasten und Thermoplasten hinsichtlich der Vernetzung?
Duroplaste sind engmaschig chemisch vernetzt, Thermoplaste hingegen nicht.
Welches Matrixsystem ist typisch für hochwertige Bauteile aus dem Autoklaven?
Epoxidharze (EP), oft in Form von Prepregs.
Unterhalb welcher Temperatur werden Duroplaste üblicherweise eingesetzt?
Unterhalb ihrer Glasübergangstemperatur (Tg).
Welche Glasfaserart (Buchstabe) wird für Anwendungen mit hoher Steifigkeit und Festigkeit gewählt?
S-Glas (High Strength).
Warum ist die Recyclebarkeit von FKV im Vergleich zu Metallen begrenzt?
Aufgrund der stofflichen Trennung von Fasern und meist vernetzter Matrix (Duroplaste).
Was ist die 'kinematische Beziehung' beim Belasten einer UD-Schicht in Faserrichtung?
Die Dehnungen von Faser, Matrix und dem gesamten Verbund sind identisch (ϵ1=ϵf=ϵm).
Welche Querkontraktionszahl ist für die Berechnung der Dehnung in 1-Richtung bei Normalspannung in 2-Richtung relevant?
Die Querkontraktionszahl ν21
Warum ist die Handarbeit beim Handlaminieren ein kritischer Faktor?
Weil die Qualität des Bauteils stark vom Geschick des Handwerkers abhängt.
Welches Verfahren bietet eine höhere Fertigungs-Qualitäts-Sicherheit: Handlaminieren oder Harzinfusion?
Das Harzinfusionsverfahren.
Was bedeutet 'quasi-isotropes' Materialverhalten bei Schichtverbunden?
Durch geeignete Stapelung von Schichten mit unterschiedlicher Orientierung werden in der Ebene richtungsunabhängige Eigenschaften erzielt.
Nennen Sie einen Vorteil der guten mechanischen Dämpfung von FKV.
Hohe dynamische Belastbarkeit bei gleichzeitiger Reduktion von Vibrationen.
Was ist der Vorteil von Kohlefasern des Typs 'HM'?
Ein besonders hoher Elastizitätsmodul (High Modulus).
Wie wird die Matrix bei der Pultrusion auf die Fasern aufgebracht?
Die Fasern werden kontinuierlich durch ein Harzbad gezogen.
In welcher physikalischen Einheit wird die Zugfestigkeit üblicherweise angegeben?
In N/mm²
(oder MPa).
Was beschreibt die 'Topfzeit' bei der Verarbeitung von Harzsystemen?
Die Zeitspanne, in der ein Harzsystem nach dem Anmischen noch verarbeitbar (flüssig) ist.
Welches Bauteil verhindert beim Handlaminieren das Festkleben des Verbunds an der Form?
Das Trennmittel (release agent).
Erkläre den Begriff Gelcoat
Eine harzreiche Deckschicht auf der Bauteiloberfläche zum Schutz und zur optischen Gestaltung.
Warum ist das Filament Winding hochgradig automatisierbar?
Weil der Prozess maschinengesteuert durch Rotation des Dorns und kontrollierte Faserablage erfolgt.
Was ist die sicherste Variante zur Bestimmung von Materialkennwerten eines Laminats?
Die Materialprüfung an Begleitproben.
Warum sind FKV für Crashelemente gut geeignet?
Wegen ihres hohen spezifischen Energieaufnahmevermögens.
Wie unterscheidet sich die 'physikalische Indizierung' von der 'mathematischen Indizierung' bei Spannungen?
Die mathematische nutzt Zahlen (1,2,3), die physikalische nutzt Symbole wie ∣∣ (parallel) und ⊥ (senkrecht).
Was ist ein 'Prepreg'?
Ein vorimprägniertes Faser-Halbzeug, das bereits Matrix enthält und meist gekühlt gelagert werden muss.
Welche Faserart hat die geringste Dichte unter den Verstärkungsfasern?
Die Aramidfaser.
Nennen Sie zwei Anwendungen für das Filament Winding.
Drucktanks für Wasserstoff und Rumpfstrukturen für die Luftfahrt.
Was versteht man unter 'Anisotropie'?
Die Richtungsabhängigkeit einer physikalischen Eigenschaft, wie z.B. der Steifigkeit.
Wie viele unabhängige Elastizitätsgrößen sind zur vollständigen Beschreibung eines orthotropen Laminataufbaus erforderlich?
Es werden 9 Elastizitätsgrößen benötigt.
Welches physikalische Gesetz begründet die Symmetrie der Nachgiebigkeitsmatrix S (Sij=Sji)?
Der Satz von Betti (Satz von der Gegenseitigkeit der Verschiebungsarbeit).
Wie viele Grund-Elastizitätsgrößen werden für die Beschreibung einer UD-Schicht mit transversaler Isotropie (gleichverteilte Fasern) benötigt?
Es werden 5 Grund-Elastizitätsgrößen benötigt.
Nennen Sie die 5 Grund-Elastizitätsgrößen einer transversal isotropen UD-Schicht in physikalischer Indizierung.
E∣∣, E⊥, G∣⊥, ν∣⊥ und ν⊥⊥
Warum wird der Längs-Elastizitätsmodul (E11) einer UD-Schicht in der Praxis selten experimentell bestimmt?
Weil die Mikromechanik hierfür sehr exakte Vorhersagen liefert.
Wie lautet die Formel zur Berechnung von E11
nach der Mischungsregel (Rule of Mixtures)?
E11=Ef⋅ϕ+Em⋅(1−ϕ).
Welchen Einfluss hat die Erhöhung des Faservolumenanteils ϕ auf die Faserbelastung (Spannung) bei konstanter Gesamtlast?
Die Faserbelastung sinkt proportional zur Erhöhung von ϕ.
Welche vier Kennwerte einer UD-Schicht gelten als vorrangig matrixdominiert?
E22, G21, ν21 und ν32.
Wofür steht die Abkürzung CLT im Kontext der Faserverbundmechanik?
Classical Laminate Theory (Klassische Laminattheorie).
Was geschieht mechanisch bei einem Laminat, wenn die Koppelmatrix B den Wert Null annimmt?
Das Scheibenproblem und das Plattenproblem sind entkoppelt.
Unter welcher geometrischen Bedingung eines Laminats gilt die Koppelmatrix B=0?
Wenn das Laminat eine Symmetrieebene in der Laminatmitte aufweist (symmetrischer Schichtaufbau).
Nennen Sie eine negative Folge von thermischen Eigenspannungen bei Laminaten mit B=/=0.
Das Bauteil verzieht sich (Krümmung oder Verdrillung).
Wie wird aus der ABD-Matrix die normalisierte Steifigkeitsmatrix eines Laminats gewonnen?
Durch Division der Matrixelemente durch die Gesamtdicke t des Laminats.
Welche zwei fundamentalen Versagensarten werden bei einer UD-Schicht unterschieden?
Faserbruch (FB) und Zwischenfaserbruch (ZFB).
Was kennzeichnet einen Faserbruch (FF - fibre failure) makroskopisch?
Ein Bruch der Faser quer zu ihrer Längsrichtung.
Wo verläuft der Riss typischerweise bei einem Zwischenfaserbruch (IFF - inter fibre failure)?
Entlang der Faser in der Matrix oder in der Faser-Matrix-Grenzfläche.
Welcher Zusammenhang besteht theoretisch zwischen der Längsdruckfestigkeit R∣∣− und dem Schubmodul G21?
R∣∣−=G21
Warum ist die reale Längsdruckfestigkeit oft deutlich geringer als der theoretische Wert G21?
Aufgrund von Faserfehlorientierungen (Abweichungen zur idealen 1-Richtung).
Bei welcher Belastungsart fallen Wirkebene der Spannung und Bruchebene bei einer UD-Schicht identisch zusammen?
Bei Querzugbeanspruchung (σ⊥+)
In welchem Winkel erfolgt der Bruch einer UD-Schicht typischerweise unter Querdruckbeanspruchung (σ⊥−)?
In einem Winkel von ungefähr 45° (meist etwas steiler durch innere Reibung).
Welches Matrixsystem ist für hochwertige Autoklav-Bauteile am besten geeignet?
Epoxidharze (EP).
Warum werden Epoxidharze bevorzugt für die Autoklav-Fertigung eingesetzt?
Wegen ihrer hohen mechanischen Eigenschaften und der Verfügbarkeit als hochwertige Prepregs.
Welches Herstellungsverfahren empfiehlt sich für die individuelle Fertigung großflächiger Gartenteiche (2–4 m²)?
Das Handlaminieren.
Begründen Sie die Wahl des Handlaminierens für Gartenteiche.
Es ermöglicht eine kostengünstige und flexible Formgebung bei Einzelstücken und geringen Stückzahlen.
Wie unterscheidet sich das Einsatzgebiet von Elastomeren von dem der Duroplaste bezüglich der Glasübergangstemperatur Tg?
Elastomere werden oberhalb ihrer Tg eingesetzt, Duroplaste üblicherweise darunter.
Welche Eigenschaft der Matrix beschreibt den Übergang von fest/elastisch zu zähflüssig?
Die Glasübergangstemperatur (Tg).
Wie korreliert die Vernetzungsdichte eines Polymers mit seiner Glasübergangstemperatur?
Die Tg steigt mit zunehmender Vernetzungsdichte an.
Welche Matrixgruppe ist schmelzbar und besitzt eine teilkristalline Struktur?
Die Thermoplaste.
Was versteht man unter 'Reaktionsharzen'?
Flüssige oder schmelzbare Polymere (Duroplaste), die durch Härter und Beschleuniger chemisch vernetzen.
Welcher verarbeitungstechnische Nachteil tritt bei der Härtung von Reaktionsharzen besonders auf?
Ein hoher Volumenschwund während der Härtungsreaktion.
Vergleichen Sie den E-Modul von Glasfasern mit dem von Stahl.
Der E-Modul von Glasfasern (ca. 73000N/mm²) entspricht etwa 1/3 des Wertes von Stahl.
Bis zu welcher Temperatur behalten Glasfasern ihre mechanischen Eigenschaften bei thermischer Dauerbeanspruchung?
Bis zu 250°C.
Was kennzeichnet das Materialverhalten von Glasfasern bis zum Bruch?
Ein nahezu ideal-elastisches Verhalten (lineare Dehnung) bis zum Bruch bei ca. 3%.
Nennen Sie die vier Basis-Beanspruchungsarten einer UD-Schicht.
- Längsbeanspruchung
- Querbeanspruchung
- Quer-Längs-Schub
- Quer-Quer-Schub.
Wie wird die Längszugfestigkeit in der Literatur oft abgekürzt?
R∣∣+ oder Xt
Wofür steht das Symbol SL im Kontext der Basis-Festigkeiten?
Längsschubfestigkeit (longitudinal shear strength).
Was versteht man unter einem 'orthotropen' Material?
Ein Material mit drei zueinander senkrechten Symmetrieebenen der Elastizität.
Welche Matrix-Art zerfällt beim Erhitzen, anstatt zu schmelzen?
Duroplaste (engmaschig vernetzt).
Warum sind FKV besonders gut als Federwerkstoffe geeignet?
Wegen ihrer hohen elastischen Dehnungsfähigkeit und hohen gewichtsbezogenen Festigkeit.
Welche Konsequenz hat eine mangelhafte Faser-Matrix-Haftung für die Querzugfestigkeit R⊥+?
Die Querzugfestigkeit sinkt drastisch, da die Lastübertragung zwischen den Fasern gestört ist.
Was beschreibt der Terminus 'Vorauslegung' im Kontext der Datenbeschaffung?
Die Nutzung bekannter Daten ähnlicher Materialsysteme zur ersten Dimensionierung.
Warum ist die Querkontraktionszahl ν32 in vielen Berechnungen vernachlässigbar?
Weil oft ebene Lastfälle vorausgesetzt werden, bei denen Spannungen in 3-Richtung Null sind.
Was ist das Hauptziel der Foye-Korrektur bei der Berechnung der Querkontraktionszahl?
Die genauere Vorhersage der Querdehnung unter Berücksichtigung der Faser-Matrix-Interaktion.
Welche Matrix weist typischerweise die höchste Glasübergangstemperatur auf: UP, EP oder VE?
Epoxidharze (EP) erreichen im Mittel die höchsten Tg-Werte.
Warum ist die Sichtbarkeit von Schäden bei CFK schlechter als bei GFK?
Weil Kohlenstofffasern schwarz und opak sind, während Glasfasern transparent sein können.
Nennen Sie einen typischen Wert für die Bruchdehnung von Glasfasern.
Etwa 3%.
Was ist die sicherste Methode, um die tatsächlichen Materialkennwerte eines spezifischen Laminats zu ermitteln?
Materialprüfung an Begleitproben.
Wie verändert sich die Steifigkeit eines Laminats bei Erwärmung über die Tg der Matrix?
Die Matrix-dominierten Steifigkeiten (z.B. E22, G12) sinken drastisch ab.
In welcher Einheit wird die spezifische Festigkeit (Leichtbaukennzahl) häufig angegeben?
In kN⋅m/kg oder als 'Reißlänge'.
In welcher Einheit wird die spezifische Festigkeit (Leichtbaukennzahl) häufig angegeben?
In kN⋅m/kg oder als 'Reißlänge'.
Welche Fasern haben ein signifikant höheres Energieabsorptionsvermögen als Kohlefasern?
Aramidfasern und Glasfasern (höhere Zähigkeit).
Was passiert bei einem 'Schubknicken' in einer UD-Schicht?
Die Fasern weichen unter Druckbelastung durch Instabilität der stützenden Matrix seitlich aus.
Welches Bauteil in der Mikromechanik wird als 'kinematische Beziehung' bezeichnet?
Die Annahme, dass die Dehnungen in Faserrichtung für Faser, Matrix und Verbund gleich sind (ϵ1=ϵf=ϵm).
Wie beeinflusst eine hohe Vernetzungsdichte die Sprödigkeit eines Duroplasten?
Eine höhere Vernetzungsdichte führt in der Regel zu einer höheren Sprödigkeit (geringere Bruchdehnung).
Wozu dient ein Trennmittel beim Handlaminieren?
Um das Festkleben des gehärteten Bauteils an der Formoberfläche zu verhindern.
Warum ist die Druckfestigkeit von Aramidfasern im Vergleich zur Zugfestigkeit so gering?
Wegen der fibrillären Struktur der Aramidfaser, die unter Druck zum Knicken der Mikrofibrillen neigt.
Wie hoch ist der typische Faservolumenanteil bei industriell gefertigten CFK-Bauteilen (z.B. Autoklav)?
Er liegt typischerweise zwischen 50% und 70%.
Was bedeutet 'isotropes Materialverhalten' im Gegensatz zu 'anisotrop'?
Isotrop bedeutet richtungsunabhängige Materialeigenschaften, anisotrop richtungsabhängige.
Welche Faserart wird mit dem Kennbuchstaben 'S' (z.B. S-Glas) bezeichnet?
Hochfeste Glasfasern (S steht für 'Strength' oder 'Stiffness').
Was beschreibt die 'Grenzfläche' in einem FKV?
Den Kontaktbereich zwischen Faser und Matrix, über den die Kraftübertragung stattfindet.
Welche mechanische Größe ist maßgebend für die Bestimmung des Bruchwinkels unter Querdruck?
Die innere Reibung des Materials.
Warum weisen HM-Kohlenstofffasern eine geringere Zugfestigkeit auf als HT-Kohlenstofffasern?
Wegen der größeren Graphitkristallite in HM-Fasern, die zwar die Steifigkeit erhöhen, aber die Fehlstellentoleranz senken.
Welches Materialmodell nutzt man zur Herleitung von E22
in der Mikromechanik?
In der Regel eine Serienschaltung von Federn (Reuss-Modell).
Was ist ein 'Multiaxialgelege'?
Ein textiles Halbzeug, bei dem mehrere UD-Schichten in verschiedenen Winkeln übereinandergelegt und vernäht sind.
Wie wird die Steifigkeitsmatrix eines Laminats üblicherweise bezeichnet?
Mit dem Symbol Q (oder Qˉ für die transformierte Matrix).
Warum führen Fehlstellen im Material zu einer Absenkung der Festigkeit?
Weil sie als Spannungskonzentratoren wirken und den effektiven Querschnitt reduzieren.
Welchen Vorteil bietet die freie Formgestaltung von FKV in der Automobilindustrie?
Die Integration mehrerer Funktionen in ein einziges Bauteil (Teilereduktion).
Was versteht man unter 'Tränken' der Fasern?
Das vollständige Benetzen der Faseroberflächen mit dem flüssigen Matrixmaterial.
Wie wirkt sich Feuchtigkeitsaufnahme auf die Tg einer Epoxidmatrix aus?
Sie führt zu einer plastifizierenden Wirkung und senkt die Tg ab.
Welcher Parameter ist entscheidend für die Qualität eines Harzinfusionsprozesses (VARI)?
Die Viskosität des Harzes und die Permeabilität des Faseraufbaus.
Warum werden für Rohre meist Wickelverfahren (Filament Winding) eingesetzt?
Weil die Fasern hochpräzise und unter Vorspannung in Lastrichtung abgelegt werden können.
Was ist das Kennzeichen von 'Prepregs'?
Es handelt sich um vorimprägnierte, teilausgehärtete (B-Stage) Faserschichten.
Welcher Faserwinkel ist bei einem quasi-isotropen Laminat (aus UD-Schichten) typisch?
Winkelkombinationen wie [0/45/90/−45]s.
Wie ist die physikalische Richtung '2' in einer UD-Schicht definiert?
Senkrecht zur Faserrichtung in der Schichtebene (Querrichtung).
Was bewirkt ein 'Beschleuniger' im Harzsystem?
Er startet oder beschleunigt die chemische Reaktion zwischen Harz und Härter bei niedrigeren Temperaturen.
Warum ist die Korrosionsbeständigkeit von FKV ein Vorteil gegenüber Aluminium?
Weil Kunststoffe nicht elektrochemisch korrodieren und keine Oxidation wie Rost zeigen.
Was ist eine 'Matrix-Abreicherung'?
Ein Fertigungsfehler, bei dem an bestimmten Stellen zu wenig Matrixmaterial vorhanden ist (trockene Stellen).
Was beschreibt die 'kinematische Verträglichkeit' im Laminat?
Dass sich die einzelnen Schichten im Verbund nicht voneinander lösen oder gegeneinander verschieben.
Welche Belastung führt primär zu einem 'Zwischenfaserbruch'?
Spannungen quer zur Faserrichtung oder Schubspannungen in der Matrix.
Wie beeinflusst UV-Strahlung die Aramidfaser?
Sie führt zu einem fotochemischen Abbau der Polymerketten und damit zu Festigkeitsverlust.
Warum ist das Paradoxon der Faserform für den Leichtbau so bedeutend?
Es ermöglicht die Nutzung der extrem hohen Festigkeit dünner Fasern in großvolumigen Strukturen.
Was versteht man unter 'Hybrid-Verbund'?
Einen Verbundwerkstoff, der zwei oder mehr verschiedene Fasertypen (z.B. Kohle und Glas) enthält.
Wofür steht das 'C' in der Bezeichnung C-Glas?
Für 'chemical resistance' (gute Beständigkeit gegenüber Säuren).
Welcher Glastyp wird speziell für elektromagnetische Transparenz (z. B. Radar) eingesetzt?
D-Glas (dielectrical).
Welche Eigenschaften kombiniert die ECR-Glasfaser?
Elektrische Isolationseigenschaften (E) und Korrosionsbeständigkeit (CR).
Welcher Zusammenhang besteht laut dem Paradoxon der Faserform zwischen Faserdurchmesser und Zugfestigkeit?
Je geringer der Faserdurchmesser ist, desto höher ist die Zugfestigkeit des Materials.
In welchem Bereich liegt der typische Querschnittsdurchmesser von Glasfasern?
Zwischen 3,5μm und 25μm.
Welchen Vorteil bietet die Transparenz von Glasfasern im Verbund?
Lokale Schädigungen im Bauteil sind visuell gut detektierbar.
Welche Faserwahl ist bei schlaggefährdeten Strukturbereichen optimal, um spröden Bruch zu vermeiden?
Ein Hybrid-Mischgewebe aus Aramid (Energieaufnahme) und Kohlenstofffasern (Steifigkeit).
Wie viel Masse lässt sich durch Substitution von Glasfasern durch Aramidfasern etwa einsparen?
Ca. 25%−30%.
Welchen materialbedingten Nachteil müssen Konstrukteure bei der Verwendung von Aramidfasern berücksichtigen?
Die hohe Feuchtigkeitsaufnahme der Fasern.
Welcher chemische Bestandteil von UP-Harzen ist für den charakteristischen Geruch und die Gesundheitsgefährdung verantwortlich?
Styrol (Gehalt ca. 35−43 Gewichts%).
In welchem Prozentbereich liegt die Volumenschwindung von ungesättigten Polyesterharzen (UP) bei der Härtung?
Zwischen 6% und 9%.
Warum dürfen Polystyrol-Schäume nicht als Kernmaterial in Sandwichbauten mit UP-Harzen verwendet werden?
Das im UP-Harz enthaltene Styrol löst den Polystyrol-Schaum auf.
Was ist bei der Kombination von Kohlenstofffasern (CFK) mit UP-Harzen kritisch zu prüfen?
Die Haftung der Faser-Schlichte am UP-Harz, da diese oft mangelhaft ist.
In welchem industriellen Bereich finden Vinylesterharze (VE) bevorzugt Anwendung?
Im Rohr- und Chemieanlagenbau aufgrund ihrer hohen Chemikalienbeständigkeit.
Welche mechanischen Vorteile bietet VE-Harz gegenüber herkömmlichem UP-Harz?
Höhere Schlagzähigkeit und bessere Ermüdungsfestigkeit.
Welcher Wert wird als typische Glasübergangstemperatur (Tg) für ein hochhitzebeständiges VE-Harz genannt?
Ca. 132°C.
Wie unterscheiden sich Elastomere und Duroplaste bezüglich ihrer Einsatztemperatur im Verhältnis zur Tg?
Elastomere werden oberhalb ihrer Tg eingesetzt, Duroplaste üblicherweise darunter.
Welcher Temperaturkennwert markiert bei Thermoplasten die Grenze der Einsatzfähigkeit im Bereich der Tg von Duroplasten?
Die Formbeständigkeitstemperatur (HDT).
In welchem strukturellen Zustand befinden sich Thermoplaste üblicherweise?
Teilkristallin oder amorph (unvernetzte Polymere).
Welcher Überdruck wird in einem typischen Autoklav-Prozess für Kohlefaser-Epoxid-Prepregs aufgebracht?
Ca. 700kPa (7bar).
Welches Vakuumniveau sollte beim Autoklav-Verfahren zu Beginn des Prozesses erreicht werden?
Ein Druck von weniger als 86kPa.
Warum wird Epoxidharz (EP) als Matrix für hochwertige Autoklav-Bauteile bevorzugt?
Wegen der überlegenen mechanischen Eigenschaften und der hohen erreichbaren Glasübergangstemperaturen.
Welcher Druck wird beim High Pressure RTM (HP-RTM) zur Nachverdichtung eingesetzt?
Bis zu 100bar mittels hydraulischer Presse.
Was charakterisiert das Fertigungsverfahren 'Nasspressen'?
Das Harz wird drucklos in die Form gesprüht und anschließend mit einer Presse verdichtet.
Welcher maximale Faseranteil lässt sich mit Harzinjektionsverfahren (RTM) technisch realisieren?
Bis zu ca. 65%.
Welches Verfahren eignet sich am besten für die kostengünstige Fertigung individueller Einzelstücke wie Gartenteiche?
Das Handlaminierverfahren.
Begründen Sie die Wahl des Handlaminierens für großformatige Bauteile (z. B. m2
Gartenteich) in kleiner Stückzahl.
Niedrige Werkzeugkosten, einfache Handhabung großer Geometrien und Flexibilität bei Einzelstücken.
Wie beeinflusst der Faservolumenanteil ϕ die Steifigkeit E∣∣ bei gleichem Fasertyp?
Die Steifigkeit E∣∣ steigt direkt proportional zum Faservolumenanteil ϕ an.
Was bewirkt eine Erhöhung des Faservolumenanteils ϕ hinsichtlich der Faserbelastung (Spannung)?
Sie führt zu einer proportionalen Senkung der Faserbelastung.
Was ist die sicherste Methode, um exakte Materialkennwerte für eine Auslegung zu erhalten?
Die Materialprüfung an Begleitproben.
Wie wird die Grenzfläche zwischen Faser und Matrix in der Fachsprache oft bezeichnet?
Interface.
Was bedeutet die Bezeichnung '8K' bei einem Carbon-Garn?
Dass das Garn aus 8000 einzelnen Filamenten besteht.
Wofür steht die Abkürzung 'HM' bei Kohlenstofffasern?
Für 'High Modulus' (Hochmodulfaser mit besonders hoher Steifigkeit).
Welches Verfahren kombiniert Niederdruck-Injektion mit Vakuumunterstützung?
RTM Light (auch vacuum assisted RTM).
Warum sind Stückzahlen von mehreren hundert Bauteilen pro Tag im RTM-Verfahren möglich?
Aufgrund des hohen Automatisierungsgrades und beheizbarer, metallischer Werkzeuge.
Welche geometrische Einschränkung besteht beim Filament Winding (Wickelverfahren)?
Es ist primär für eher rotationssymmetrische Körper geeignet.
Welche Komponente im FKV-Querschnitt sorgt für die Lastübertragung zwischen den einzelnen Fasern?
Die Matrix (über die Grenzfläche).
Wie verhält sich die Dehnung von Glasfasern bis zum Bruch?
Sie ist nahezu rein elastisch (kein plastisches Fließen).
Welchen Zweck erfüllt die 'Schlichte' auf einer Faser?
Sie dient als Schutzschicht und Haftvermittler zwischen Faser und Matrix.
Nennen Sie einen typischen Temperaturbereich für das Halteplateau bei der Aushärtung von Prepregs im Autoklaven.
Ca. 170°C bis 180°C.