Carbonbauteile aus Prepreg: Vorteile, Grenzen und Fertigung

Carbonprepreg verbindet die Faserverstärkung mit einer kontrollierten Harzmenge, bevor das Material den Bauteilhersteller erreicht. Damit erhält das Fertigungsteam ein definiertes Ausgangsmaterial für den Laminataufbau. Das fertige Bauteil hängt dennoch von Auslegung, Lagenablage, Werkzeugen und Aushärtung ab.

Für Auftraggeber ist entscheidend, wie Prepreg die Anforderungen eines konkreten Bauteils unterstützt. Dieser Leitfaden erläutert das Material, die damit verbundenen Fertigungsentscheidungen und die vor einer Bestellung abzuwägenden Aspekte.

Was ist Carbonprepreg?

Prepreg ist ein bereits mit Harz imprägniertes Verstärkungsmaterial. Bei Carbon gehören dazu Gewebe und unidirektionale Verstärkungen. Der Materiallieferant legt Harzsystem, Verstärkung und Verarbeitungsanforderungen fest. Dieser Artikel behandelt duroplastische Prepregs, etwa Carbon/Epoxid, die zum fertigen Laminat ausgehärtet werden.

Bei Custom Carbon Solutions stellen wir Bauteile aus Prepreg her. Der Materiallieferant produziert das Prepreg; wir verarbeiten es zu einem geformten, beschnittenen und montierten Bauteil.

Was lässt sich mit Prepreg besser kontrollieren?

Die Vorimprägnierung liefert dem Hersteller eine festgelegte Materialzusammensetzung. Die Lagen werden zugeschnitten und zum Bauteil aufgebaut. Dadurch lässt sich dokumentieren, welches Material an welcher Stelle liegt, und der vorgesehene Laminataufbau in späteren Losen wiederholen.

Diese Wiederholbarkeit wird wichtig, sobald ein Projekt über das erste Muster hinausgeht. Entscheidungen können sich dann auf ein definiertes Material und Laminat statt allein auf die Optik stützen.

Für Auftraggeber sind drei Entscheidungen besonders wichtig:

• Materialauswahl: welche Verstärkung und welches Harzsystem werden für die Anwendung vorgeschlagen?
• Laminatdefinition: welche Dicke, Faserorientierung und lokalen Verstärkungen sind erforderlich?
• Prozesskontrolle: wie werden Vorbereitung, Lagenablage und Aushärtung gemäß der vereinbarten Fertigungsspezifikation ausgeführt?

Das sichtbare Gewebe ist nur ein Teil der Spezifikation

Ein Oberflächenfoto kann die gewünschte Optik vermitteln, definiert jedoch nicht den darunterliegenden Aufbau. Zwei Bauteile mit gleichem sichtbarem Gewebe können unterschiedliche innere Lagenaufbauten und funktionale Anforderungen haben.

Trennen Sie optische und technische Anforderungen. Kennzeichnen Sie Sichtflächen, Befestigungsart und belastete Bereiche. Soll das Bauteil lackiert werden, teilen Sie dies frühzeitig mit, damit der endgültige Oberflächenzustand in der Fertigungsplanung berücksichtigt wird.

Das ist besonders bei Bauteilen mit sichtbarer Außenfläche und angeklebten Haltern oder Einsätzen wichtig. Die Optik einer Seite beschreibt nicht alle Aufgaben der gesamten Baugruppe.

Vom Prepreg zum fertigen Bauteil

Bei einem kundenspezifischen Fertigungsprojekt umfasst der Prozess mehr als das Einlegen von Material in eine Form:

1. Bauteil prüfen. Geometrie, Befestigungsschnittstellen, Stückzahl und gewünschte Oberflächenausführung festlegen.
2. Werkzeuge und Laminat definieren. Formkonzept und erforderliche Materialanordnung für das Bauteil vereinbaren.
3. Vorbereiten und Lagen ablegen. Material zuschneiden und die Lagen einschließlich der vorgegebenen lokalen Details positionieren.
4. Vakuumaufbau herstellen und aushärten. Den Lagenaufbau für das zum Material und Bauteil passende Aushärteverfahren vorbereiten.
5. Bauteil fertigstellen. Nach Bedarf entformen, beschneiden, bohren, kleben und montieren und anschließend anhand der vereinbarten Kriterien prüfen.

Diese Schritte bilden unseren Fertigungsprozess für Verbundbauteile. Ein Projekt kann den gesamten Ablauf oder Unterstützung in einzelnen Phasen benötigen.

Benötigt jedes Prepreg einen Autoklaven?

Nein. Manche Systeme sind für die Autoklavverarbeitung ausgelegt, andere für die Aushärtung außerhalb des Autoklaven. Die Materialspezifikation bestimmt das geeignete Verfahren. Der Gurit-Leitfaden Guide to Composites beschreibt beide Ansätze.

Bei CCS bilden die Prepreg- und Autoklavverarbeitung einen Schwerpunkt unserer Fertigung. Unser separater Leitfaden zum Thema Aushärtung im Autoklaven erläutert die Bedeutung von Wärme, Druck und Vorbereitung.

Welche Grenzen gibt es?

Prepreg stellt materialspezifische Anforderungen an Lagerung, Handhabung und Verarbeitung. Lagerfähigkeit, zulässige Zeit außerhalb kontrollierter Lagerbedingungen und Aushärtezyklus müssen den jeweiligen Lieferantenunterlagen entnommen werden. Eine allgemeine Temperatur oder Lagerdauer ist keine gültige Spezifikation für jedes Prepreg.

Für das Angebot ergeben sich auch praktische Fragen. Passt das verfügbare Material zum Bauteil? Sind die Werkzeuge für das vorgeschlagene Verfahren geeignet? Wie viel manuelle Lagenablage und Endbearbeitung erfordert die Geometrie? Wie lässt sich der Auftrag in die Produktionsplanung integrieren?

Prepreg garantiert weder eine makellose Sichtfläche noch ein direkt nach dem Entformen fertiges Bauteil. Oberflächenvorbereitung, Beschichtung und weitere Bearbeitung können weiterhin notwendig sein. Sie sollten im vereinbarten Lieferumfang enthalten sein.

Prepreg, Infusion oder Nasslaminieren: wie lassen sich die Verfahren vergleichen?

Lassen Sie Lieferanten dasselbe fertige Bauteil anhand identischer Abnahmeanforderungen vergleichen. Der Preis des unbearbeiteten Laminats allein erfasst weder Werkzeugbau noch Arbeit, Prüfung, Endbearbeitung oder Montage.

Verfahren	Einbringen des Harzes	Wichtige Frage
Prepreg	Die Verstärkung wird bereits vorimprägniert geliefert.	Welches Material und welches Aushärteverfahren sind vorgesehen?
Harzinfusion	Harz wird in einem abgedichteten Aufbau durch die trockene Verstärkung gesaugt.	Wie ist das vorgeschlagene Infusionskonzept auf diese Geometrie abgestimmt?
Nasslaminieren	Harz wird während der Lagenablage auf die Verstärkung aufgetragen.	Welche Kontrollen und Endbearbeitungsschritte sind für das gewünschte Ergebnis enthalten?

Die geeignete Wahl hängt von Anwendung, Geometrie, Stückzahl und geforderten Eigenschaften ab. Berücksichtigen Sie beim Vergleich auch die nachweisbare Erfahrung des Herstellers mit dem jeweiligen Verfahren.

Welche Angaben gehören in eine Anfrage für ein Prepregbauteil?

Senden Sie Bauteilgeometrie, Anwendung, Stückzahl und Oberflächenanforderungen. Falls bereits eine Materialspezifikation oder ein Lagenplan vorliegt, legen Sie diese bei. Wenn Sie noch Materialien prüfen, erläutern Sie den Einsatzzweck und die wichtigsten Anforderungen.

Unser Praxisleitfaden zur Bestellung von Carbonteilen nach Maß beschreibt die Informationen, die für ein aussagekräftiges Fertigungsangebot benötigt werden.

Senden Sie unserem Team Ihre Bauteilanforderungen und besprechen Sie mit uns die Prepregfertigung in Ljubljana, Slowenien. Vor der Weitergabe vertraulicher Informationen kann eine Geheimhaltungsvereinbarung (NDA) geschlossen werden.