GFK-Anwendungen: Branchen, Beispiele und mehr

Faserverstärkte Kunststoffe bieten nicht nur die üblichen Vorteile konventioneller Kunststoffe, sondern zeichnen sich darüber hinaus durch eine erhöhte Steifigkeit und Festigkeit aus. Diese Eigenschaften machen sie besonders interessant für den Einsatz in tragenden Leichtbau-Konstruktionen.

In der Praxis werden für faserverstärkte Kunststoffe bisher hauptsächlich kostengünstig herstellbare Glasfasern verwendet, was als glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) bezeichnet wird. Ähnlich den Metalleinlagen im Stahlbeton dienen die feinen Glasfasern zur Armierung des Kunststoffs. Diese Armierung führt zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des leichten Materials, insbesondere in Bezug auf Festigkeit und Steifigkeit. Dadurch wird der Kunststoff deutlich robuster und belastbarer. Analog zum Zement im Stahlbeton bildet der Kunststoff die verbindende Matrix, die die Fasern zusammenhält.

GFK – Was ist das überhaupt? 

Glasfaserkunststoff (GFK) wird umgangssprachlich auch als Fiberglass bezeichnet. Der Begriff “Fiberglass” stammt aus dem Englischen, wo das Wort Glasfaser mit “glass fibre” übersetzt wird.

Glasfasererstärkter Kunststoff (GFK) ist ein Verbundwerkstoff, bei dem Glasfasern als Verstärkungsmaterial in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind. Die Kunststoffmatrix besteht dabei normalerweise aus Epoxidharz, Vinylesterharz oder einem aushärtbaren Polyesterharz. Diese Harze bieten dem Material Umwelt- und Chemikalienbeständigkeit, fungieren als Bindemittel für die Fasern in der Laminatstruktur und bestimmen die endgültige Form des GFK-Werkstücks. 

Diese Materialkombination verleiht dem GFK eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Beständigkeit gegenüber verschiedenen Umweltbedingungen. Die glasfaserverstärkte Struktur bietet eine verbesserte Leichtbauweise und ermöglicht die Herstellung von robusten und zugleich leichten Bauteilen, die in verschiedenen Anwendungen, wie der Automobilindustrie, dem Bauwesen und der Luft- und Raumfahrt, eingesetzt werden können.

Vorteile von Glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK)

Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) wird in verschiedenen Branchen, einschließlich der Automobilindustrie, dem Baugewerbe und der Informations- und Kommunikationstechnologie, als äußerst wertvolles Material angesehen. Die vielseitigen Eigenschaften von GFK machen es zu einem stabilen und dauerhaften Konstruktionswerkstoff für eine Vielzahl von Anwendungen.

Im Folgenden werden einige der wichtigsten Eigenschaften und Vorteile von glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) aufgeführt. Dabei ist wichtig zu betonen, dass die spezifischen Eigenschaften von GFK je nach Materialzusammensetzung und Herstellungsprozess auch variieren können.

• Leichtigkeit:

GFK ist im Vergleich zu vielen anderen Materialien leicht. Diese Leichtigkeit macht es besonders attraktiv für Anwendungen, bei denen Gewichtseinsparungen wichtig sind, wie z.B. im Fahrzeug- und Flugzeugbau

• Hohe Festigkeit:

Die glasfaserverstärkten Strukturen verleihen dem Material eine hohe Festigkeit und Formbeständigkeit. In einigen Fällen kann GFK bei deutlich geringerem Gewicht sogar stärker als Stahl sein.

• Korrosionsbeständigkeit:

Glasfasern widerstehen nicht nur extremen Temperaturen, sondern auch starken Stößen und chemischer Erosion. Im Vergleich zu Stahl ist GFK gegen die meisten Säuren beständig.

• Isolierfähigkeit:

Glasfasern zeichnen sich durch eine beeindruckende Hitzebeständigkeit aus und sind elektrisch nicht leitfähig. Diese Eigenschaft prädestiniert das Material insbesondere für Anwendungen in der Informations- und Kommunikationstechnologie.

• Wasserundurchlässigkeit:

Im Gegensatz zu anderen Materialien korrodiert Glasfaser nicht und ist nicht wasserdurchlässig. Daher eignet sie sich besonders für den Einsatz in der Schifffahrt, im Bauwesen und in der Automobilindustrie.

• Vielfältige Farben:

GFK kann in verschiedenen Farben hergestellt werden und behält aufgrund seiner Langlebigkeit über einen langen Zeitraum seine optischen Eigenschaften.

Anwendungsgebiete von Glasfaserkunststoff

Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Dies unterstreicht die Vielseitigkeit und Relevanz dieses Werkstoffs für verschiedene Industriezweige. Im Folgenden werden die verschiedenen Bereiche vorgestellt, in denen GFK für Fertigungs- und Produktionszwecke eingesetzt wird.

Transportwesen und Luft- und Raumfahrttechnik

Im Transportwesen spielt GFK eine bedeutende Rolle bei der Fertigung von leichten Karosserieteilen für Fahrzeuge, Flugzeuge und Schiffe. In der Luft- und Raumfahrttechnik kommt GFK auch für die Herstellung von Flugzeugrümpfen und Fahrwerken zum Einsatz.

Bauwesen

Im Bauwesen wird GFK häufig eingesetzt, um Betonstrukturen zu stabilisieren und leichte, aber dennoch robuste Bauelemente wie beispielsweise Dachverkleidungen und Fassaden herzustellen.

Sport- und Freizeitbereich

GFK ist aufgrund seines leichten Gewichts ebenfalls ein beliebtes Material im Sport- und Freizeitbereich, insbesondere für die Produktion von stabilen Sportausrüstungen wie Rennräder, Boote, Surfbretter und Skistöcke.

Medizintechnik

Die Medizintechnik nutzt die Vorteile von GFK bei der Herstellung verschiedener Medizingeräte, insbesondere in der Zahnmedizin für die Fertigung von dentalen Restaurationen und Prothesen.

Industriebranche

Auch in der Industrie, insbesondere in Chemiekonzernen, wird GFK bevorzugt verwendet. Dies liegt an der hohen Beständigkeit gegenüber aggressiven Chemikalien, der Leichtbauweise für einfache Handhabung und Transport sowie der Anpassungsfähigkeit an verschiedene Formen und Größen.

Kommunikationsbranche

In der Kommunikationsbranche werden Gehäuse für elektronische Geräte aus GFK hergestellt, da diese Materialien sowohl leicht als auch strukturell robust sind. GFKs finden zudem Anwendung in Antennenmasten und anderen Kommunikationsausrüstungen aufgrund ihrer geringen elektrischen Leitfähigkeit.

Anwendungsbeispiel: GFK im Bauwesen

Faserverstärkte Kunststoffe verfügen im Vergleich zu konventionellen Kunststoffen über eine erhöhte Steifigkeit und Festigkeit. Dies macht sie unter anderem für tragende Leichtbaukonstruktionen im Bauwesen interessant.

Typische Anwendungsbereiche

GFK (glasfaserverstärkte Kunststoffe) werden im Bauwesen schon seit einiger Zeit in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. So werden beispielsweise immer mehr Schachtabdeckungen und Gitterroste im öffentlichen Straßen- und Wegebau aus faserverstärkten Kunststoffen hergestellt. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Materialien wie Stahl oder Eisen ist, dass GFK nicht rostet. Außerdem sind Kunststoffabdeckungen deutlich leichtgewichtiger als metallische Werkstoffe.

Fensterrahmen

Der Trend zu GFK setzt sich auch bei Fensterrahmen im Bauwesen fort. Die Hersteller setzen immer häufiger auf die faserverstärkte Variante anstelle von einfachem Hart-PVC. Der Vorteil: Das steifere Material erlaubt schmalere Rahmen und damit größere Glasflächen. Außerdem benötigen GFK-Rahmen keine zusätzlichen Metalleinlagen zur Verstärkung.

Brückenbau

Glasfaserverstärkter Kunststoff zeichnet sich durch seine Leichtigkeit, Stabilität, Rostbeständigkeit sowie Frost- und Tausalzbeständigkeit aus. Dies macht sie besonders attraktiv für Bauwerke im Außenbereich, wie z.B. Brücken. Zwar gibt es bereits Brückenprojekte, die komplett aus GFK bestehen, doch ist dies nur bei relativ kleinen Bauwerken mit geringen Spannweiten praktikabel. Verbundkonstruktionen aus Stahl und Glasfaserkunststoff haben sich hingegen bereits erfolgreich in der Praxis bewährt.

Unser Fazit:

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) eine Vielzahl von Vorteilen und Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen bietet. Durch die Einbettung von Glasfasern in eine Kunststoffmatrix entsteht ein Werkstoff mit erhöhter Steifigkeit, Festigkeit und Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse, dessen spezifische Eigenschaften je nach Materialzusammensetzung und Einsatzort beliebig variiert werden können.

Haben Sie noch Fragen zur Anwendung von glasfaserverstärktem Kunststoff? Unsere GFK-Experten beraten Sie gerne und stehen Ihnen jederzeit zur Verfügung.