Die Geschichte der Kunststoffverbundwerkstoffe
Wenn zwei oder mehr unterschiedliche Materialien kombiniert werden, entsteht ein Verbundwerkstoff.Die erste Verwendung von Verbundwerkstoffen geht auf das Jahr 1500 v. Chr. zurück, als die frühen Ägypter und mesopotamischen Siedler Lehm und Stroh mischten, um starke und langlebige Gebäude zu errichten.Stroh dient weiterhin als Verstärkung für antike Verbundprodukte wie Töpferwaren und Schiffe.
Später, im Jahr 1200 n. Chr., erfanden die Mongolen den ersten Compoundbogen.
Mit einer Kombination aus Holz, Knochen und „Tierleim“ wird der Bogen in Birkenrinde eingewickelt.Diese Bögen sind kraftvoll und präzise.Der zusammengesetzte mongolische Bogen trug dazu bei, Dschingis Khans militärische Dominanz sicherzustellen.
Geburt des „Plastikzeitalters“
Als Wissenschaftler Kunststoffe entwickelten, begann die moderne Ära der Verbundwerkstoffe.Zuvor waren natürliche Harze aus Pflanzen und Tieren die einzige Quelle für Leime und Klebstoffe.Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden Kunststoffe wie Vinyl, Polystyrol, Phenol und Polyester entwickelt.Diese neuen synthetischen Materialien sind Einzelharzen aus der Natur überlegen.
Allerdings kann Kunststoff allein für einige strukturelle Anwendungen keine ausreichende Festigkeit bieten.Für zusätzliche Festigkeit und Steifigkeit ist eine Verstärkung erforderlich.
Im Jahr 1935 stellte Owens Corning (Owens Corning) die erste Glasfaser vor, die Glasfaser.Die Kombination aus Glasfaser und Kunststoffpolymer ergibt eine sehr starke Struktur, die gleichzeitig leicht ist.
Dies ist der Beginn der Industrie für faserverstärkte Polymere (FRP).
Zweiter Weltkrieg – Förderung von Innovationen bei Verbundwerkstoffen
Viele der größten Fortschritte bei Verbundwerkstoffen sind das Ergebnis der Kriegsanforderungen.So wie die Mongolen Compoundbögen entwickelten, brachte der Zweite Weltkrieg die FRP-Industrie vom Labor in die tatsächliche Produktion.
Leichtbauanwendungen von Militärflugzeugen erfordern alternative Materialien.Ingenieure erkannten schnell die weiteren Vorteile von Verbundwerkstoffen neben der Leichtigkeit und Festigkeit.Beispielsweise wurde festgestellt, dass Glasfaserverbundwerkstoff für Radiofrequenzen transparent ist und sich das Material bald zum Schutz elektronischer Radargeräte (Radome) eignet.
Anpassung an Verbundwerkstoffe: „Weltraumzeitalter“ zu „alltäglich“
Am Ende des Zweiten Weltkriegs war die kleine Nischenindustrie für Verbundwerkstoffe in vollem Gange.Angesichts des Rückgangs der Nachfrage nach Militärprodukten arbeiten einige wenige innovative Verbundwerkstoff-Innovatoren nun daran, Verbundwerkstoffe in anderen Märkten einzuführen.Das Schiff ist ein offensichtliches Produkt, das Vorteile bringt.Der erste kommerzielle Rumpf aus Verbundwerkstoff wurde 1946 vom Stapel gelassen.
Zu dieser Zeit wird Brandt Goldsworthy oft als „Großvater der Verbundwerkstoffe“ bezeichnet und entwickelte viele neue Herstellungsverfahren und Produkte, darunter das erste Glasfaser-Surfbrett, das den Sport revolutionierte.
Goldsworthy hat außerdem ein Herstellungsverfahren namens Pultrusion erfunden, das zuverlässige und starke glasfaserverstärkte Produkte ermöglicht.Heute werden in diesem Verfahren unter anderem Leiterschienen, Werkzeuggriffe, Rohre, Pfeilschäfte, Panzerungen, Zugböden und medizinische Geräte hergestellt.
Kontinuierlicher Fortschritt bei Verbundwerkstoffen
Die Verbundwerkstoffindustrie begann in den 1970er Jahren zu reifen.Entwickeln Sie bessere Kunststoffharze und verbesserte Verstärkungsfasern.Entwickelte eine Art Aramidfaser namens Kevlar, die aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit, hohen Dichte und ihres geringen Gewichts zur ersten Wahl für Körperschutz geworden ist.Zu dieser Zeit wurde auch Kohlefaser entwickelt;es ersetzt zunehmend Teile, die bisher aus Stahl gefertigt waren.
Die Verbundwerkstoffindustrie befindet sich noch in der Entwicklung und der größte Teil des Wachstums basiert hauptsächlich auf erneuerbaren Energien.Insbesondere bei den Rotorblättern von Windkraftanlagen bestehen weiterhin größere Größenbeschränkungen und es sind fortschrittliche Verbundwerkstoffe erforderlich.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 21. April 2021