2. Lehrjahr WAM - Werkstoffe - Verbundwerkstoffe

Definiere den Begriff «Verbundwerkstoffe».

Bei einem Verbundwerkstoff handelt es sich tatsächlich um einen Verbund von mindestens zwei verschiedener Werkstoffen. 

Verbundwerkstoffe werden nach ihren stofflichen Eigenschaften unterteilt. Zähle diese Unterteilungen auf. 

• polymer (Kunststoff)
• metallisch
• keramisch / mineralisch
• organisch

Verbundwerkstoffe werden nach ihren geometrischen Eigenschaften unterteilt. Zähle diese Unterteilungen auf. 

• Faserverbundwerkstoffe
• Teilchenverbundwerkstoffe
• Schichtverbundwerkstoffe
• Durchdringungsverbundwerkstoffe
• Strukturverbundwerkstoffe

Die ersten drei sind am wichtigsten. 

Erkläre den Faserverbundwerkstoff. 

Faserverbundwerkstoffe:

Faserverbundwerkstoffe sind Werkstoffe aus einem oft relativ spröden Fasermaterial, wie etwa Glasfasern, das in eine weichere Umgebungssubstanz eingebettet ist. Allgemein bezeichnet man eine solche Substanz, welche die Zusatzstoffe eines Verbundes aufnimmt und umhüllt, als Matrix. Durch die Einlagerung in die Matrix verbessert sich in der Regel die Festigkeit, aber auch die Steifigkeit und die Lebensdauer eines Verbundes gegenüber den Ausgangssubstanzen. Die Fasern nehmen einen grossen Teil der auf das Material einwirkenden mechanischen Spannungen auf und entlasten so die Matrix. Faserverbundwerkstoffe können schichtweise hergestellt werden, sind dadurch aber noch keine Schichtverbundwerkstoffe.

Beispiele: Carbon, Glasfaserkabel, Bambus.

Erkläre den Teilchenverbundwerkstoff. 

Teilchenverbundwerkstoffe:

Verbindungen aus zahlreichen mehr oder minder grossen Teilchen, die von festem Material umgeben sind, bezeichnet man als Teilchenverbundwerkstoffe. Im Gegensatz zu anderen Verbunden liegen ihre Vorteile weniger in der Verfestigung der Werkstoffe als in der Erzeugung neuer Eigenschaften der kombinierten Substanzen.

Beispiele: Raketenteile. 

Erkläre den Schichtverbundwerkstoff. 

Schichtverbundwerkstoffe:

Schichtverbundwerkstoffe bestehen aus aufeinanderliegenden Schichten unterschiedlicher Anzahl. Der Spezialfall von drei Schichten, davon zwei identische Aussenschichten, wird auch als Sandwichverbund bezeichnet. Diese Stoffe vereinigen geringes Gewicht mit hoher Festigkeit und werden daher unter anderem als Wandmaterial im Flugzeugbau oder und er Werbetechnik als Ersatz für das schwerere Aluminium verwendet. Eine Sandwichstruktur besteht aus einer leichten Kern- oder Füllschicht, die von zwei Kraft aufnehmenden Deckschichten umschlossen wird. Die Füllstoffe, etwa Glasfasern oder Polymerschäume, verleihen den Sandwichstrukturen zudem gute Schall und Wärme dämmende Eigenschaften. Als Deckschichten werden beispielsweise glasfaserverstärkte Kunststoffe, Metall oder Holz verwendet. 

Beispiele: Dibond, Kapa, Reboard, Laminat, Forex smart.

Warum sind Verbundwerkstoffe schädlich für die Umwelt?

Die Verbindungen von Materialien stellt uns vor grosse ökologische Probleme. Um eine Wiederverwertbarkeit zu ermöglichen, müssen die Verbundwerkstoffe wieder getrennt werden. Dieser Arbeitsschritt ist sehr energieintensiv. Wenn ein Verbundwerkstoff im normalen Müll entsorgt wird, werden sehr viele Schadstoffe erzeugt bei der Verbrennung.