Vorteile von GFK Produkten

Glasfaserverstärkte Kunststoffe vereinen viele Vorteile herkömmlicher Werkstoffe wie Kunststoff, Stahl, Holz und Aluminium. Dadurch ergeben sich zusätzliche positive Materialeigenschaften und eine höhere Leistungsfähigkeit bei geringeren Kosten.  

Im Folgenden geben wir Ihnen einen detaillierten Überblick über die wichtigsten und größten Vorteile von GFK Produkten.  

Fakten und Anwendungen:

Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) weist aufgrund der enthaltenen Materialien wie Glasfasern und Harze antimagnetische Eigenschaften auf. Im Gegensatz zu metallischen Werkstoffen, die magnetische Felder beeinflussen, ist GFK nicht magnetisierbar. GFK eignet sich daher hervorragend für Anwendungen, bei denen magnetische Störungen vermieden werden müssen, wie z. B. in der Elektronikindustrie. Darüber hinaus ermöglichen die antimagnetischen Eigenschaften von GFK den Einsatz in Umgebungen mit elektromagnetisch empfindlichen Geräten, ohne deren Leistung oder Genauigkeit zu beeinträchtigen. 

  • Kein elektromagnetischer Einfluss: GFK stört keine magnetischen Felder und eignet sich daher ideal für den Einsatz in der Nähe empfindlicher Geräte in der Elektronikindustrie.
  • Einsatz in Röntgen- und Kernspintomographen: GFK wird häufig in medizinischen Einrichtungen eingesetzt, insbesondere in der Nähe von Röntgen- Kernspintomographen, da es die Magnetfelder nicht stört.

Die hervorragende Korrosionsbeständigkeit macht GFK zu einer bevorzugten Wahl für Anwendungen in aggressiven Umgebungen. Anders als herkömmliche Werkstoffe wie Stahl oder Aluminium ist GFK nicht anfällig für Korrosion, selbst bei längerer Exposition gegenüber Feuchtigkeit, Chemikalien oder Salzwasser. Zudem wird durch den Einsatz von GFK das Risiko einer galvanischen Korrosion vermieden. Diese Eigenschaften machen GFK ideal für den Einsatz in maritimen Umgebungen, Chemieanlagen, Kläranlagen und anderen Bereichen, in denen herkömmliche Materialien schnell korrodieren würden. 

  • Korrosion: Beständig gegen Feuchtigkeit und Wasser, während einige Metalle, insbesondere unbehandelter Stahl, bei Feuchtigkeit schnell zu rosten beginnen.
  • Wirtschaftlichkeit: Glasfaserverstärkter Kunststoff ist im Vergleich zu Edelstahl eine kostengünstigere Alternative.
  • Lebensdauer: GFK kann in korrosiven Umgebungen eine hohe Lebensdauer erreichen, ohne dass es zu einer signifikanten Materialbeeinträchtigung kommt.
  • Salzwasserbeständigkeit: GFK zeigt auch nach längerem Kontakt mit Salzwasser keine Anzeichen von Korrosion oder Zersetzung und eignet sich daher hervorragend für maritime Anwendungen.
  • Wartungskosten: Aufgrund der Korrosionsbeständigkeit von GFK sind die Wartungskosten wesentlich geringer als bei Stahl oder Aluminium, die regelmäßig inspiziert und behandelt werden müssen.
  • Vermeidung galvanischer Korrosion: Da GFK nicht metallisch ist, tritt bei Kontakt mit anderen Metallen keine Kontaktkorrosion auf.
  • Chemische Beständigkeit: GFK kann in Umgebungen wie Kläranlagen eingesetzt werden, in denen es ständig aggressiven Chemikalien ausgesetzt ist. Wo Stahl oder Aluminium schnell versagen würden, ist GFK gegen viele Chemikalien beständig, darunter Säuren, Laugen und Lösungsmittel.

Das geringe Gewicht von GFK ermöglicht eine fachgerechte Vormontage von GFK Konstruktionen im Werk. Dies ermöglicht den Transport auch sehr großer Bauteile und spart Zeit und Personal bei der Montage vor Ort - auch an schwer zugänglichen Stellen, da häufig auf den Einsatz von Spezialmaschinen verzichtet werden kann. Zuschnitte und Bohrungen können vor Ort mit einfachen Werkzeugen ausgeführt werden, eine nachträgliche Versiegelung ist nicht unbedingt erforderlich.

GFK besitzt ausgezeichnete elektrisch isolierende Eigenschaften. Im Gegensatz zu metallischen Werkstoffen leitet GFK keinen Strom und bietet somit einen hohen Grad an Isolation und Schutz vor elektrischen Stromschlägen. Daher ist GFK optimal für den Einsatz in elektrischen Schaltanlagen, Transformatoren, Hochspannungsanlagen und anderen Anwendungen geeignet, in denen eine Trennung von elektrischen Komponenten oder Schutz vor elektrischen Entladungen erforderlich ist. 

Vorteile der elektrischen Isolierung von GFK:

  • Hervorragende Isolationswerte  
  • Hoher Oberflächenwiderstand  
  • Hohe Kriechstromfestigkeit, CTI 600 
  • Hohe Durschlagfestigkeit 
  • Thermische Stabilität: GFK behält seine isolierenden Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich von -50°C bis +200°C, was den Einsatz in einer Vielzahl von Umgebungen ermöglicht.  

Vergleich mit anderen Werkstoffen:

  • Metalle: Metalle sind leitfähig und erfordern zusätzliche Isoliermaterialien und Maßnahmen, um Sicherheit gegen elektrische Spannungen zu gewährleisten. GFK hingegen bietet eine hohe elektrische Isolation.  
  • Keramik: Keramik bietet ebenfalls eine gute Isolierung, ist aber spröde und bruchanfällig. GFK kombiniert hohe Isolationswerte mit Flexibilität und Schlagfestigkeit.  
  • Kunststoff: Viele Kunststoffe haben gute Isolationseigenschaften, GFK bietet aber zusätzlich mechanische Festigkeit und Temperaturbeständigkeit, die für viele anspruchsvolle Anwendungen erforderlich sind. 

Glasfaserverstärkte Kunststoffe sind elektrisch isolierend und nicht leitend. Im Gegensatz zu herkömmlichen metallischen Werkstoffen ist keine Erdung erforderlich. Produkte wie GFK Gitterroste und Abdeckungen können daher optimal im Schienenverkehr oder in der Elektroindustrie eingesetzt werden. 

MaterialDichteZugfestigkeitspezifische Zugfestigkeit 
 kg/dm³MPaMPa*dm³/kg
GFK Profile1,9385202,6
Eichenholz0,5890155,2
PP0,913538,5
PA GF300,63124196,8
Baustahl7,8536045,9
Werkzeugstahl7,851180150,3
Aluminium2,718066,7
Titan4,5700155,6

Vorteile der Leichtigkeit von GFK

  • Einfache Handhabung: Das geringe Gewicht von GFK erleichtert die Handhabung und Installation, was zu geringeren Arbeitskosten führt.  
  • Geringere Transportkosten: Leichtere Materialien senken die Transportkosten erheblich, da mehr Material pro Ladung transportiert werden kann.  
  • Erhöhte Sicherheit: Das geringere Gewicht verringert die Verletzungsgefahr bei der Montage und Handhabung.  
  • Weniger strukturelle Unterstützung: Aufgrund des geringeren Gewichts kann der Bedarf an schweren Stützkonstruktionen und Fundamenten reduziert werden, was die Gesamtkosten der Konstruktion senkt. 

Vergleich der Dichte

  • GFK: Die Dichte von GFK beträgt etwa 1,8 bis 2,0 g/cm³.  
  • Stahl: Stahl hat eine Dichte von ca. 7,8 g/cm³, was etwa dem Vierfachen der Dichte von GFK entspricht.  
  • Aluminium: Aluminium hat eine Dichte von ca. 2,7 g/cm³, was etwa dem 1,5-fachen der Dichte von GFK entspricht.  
  • Holz: Holz (je nach Art) hat eine Dichte von etwa 0,5 bis 0,9 g/cm³ und ist damit leichter als GFK, hat aber nicht die gleiche Festigkeit und Haltbarkeit.  
  • Andere Kunststoffe: Viele herkömmliche Kunststoffe haben eine Dichte von etwa 0,9 bis 1,5 g/cm³, was GFK aufgrund seiner höheren Festigkeit und Temperaturbeständigkeit überlegen macht. 

Glasfaserverstärkte Kunststoffe sind elektromagnetisch durchlässig. Diese hohe Durchlässigkeit für Frequenzen und Wellen verhindert elektromagnetische Störungen, weshalb GFK Produkte ideal in Bereichen wie Mobilfunk, Kommunikationsübertragung und Flughäfen eingesetzt werden können. 

Fakten und Vorteile

  • Minimale elektromagnetische Störung: GFK verursacht keine elektromagnetischen Störungen, da es elektromagnetische Wellen nahezu ungehindert passieren lässt. Dies ist besonders wichtig in Bereichen, in denen empfindliche elektronische Geräte betrieben werden.  
  • Verbesserte Signalqualität: Durch die hohe Durchlässigkeit von GFK können Signale ungestört übertragen werden, was die Signalqualität in Kommunikationsanwendungen nicht beeinflusst.  
  • Im Gegensatz zu Stahl und Aluminium ist GFK nicht leitend und nicht magnetisch. Es blockiert oder reflektiert keine elektromagnetischen Wellen und ist daher ideal für Anwendungen, bei denen minimale Dämpfung erwünscht ist.  

Anwendungsbereiche 

  • Mobilfunk und Kommunikation: GFK Antennenabdeckungen und -gehäuse sind ideal für Mobilfunkmasten, da sie die Signalqualität nicht beeinträchtigen. 
  • Flughäfen: GFK ist ideal für den Einsatz in Flughäfen, um sicherzustellen, dass die Kommunikation zwischen Kontrolltürmen, Flugzeugen und Bodengeräten ungehindert stattfinden kann. 

GFK hat eine hohe Witterungsbeständigkeit, die es zu einem robusten und langlebigen Verbundwerkstoff für den Einsatz im Freien macht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Materialien wie Holz oder Stahl ist GFK unempfindlich gegen die schädlichen Auswirkungen von Witterungseinflüssen wie Regen, Schnee, Sonne und Temperaturschwankungen. 

Aufgrund seiner Zusammensetzung ist GFK korrosions- und fäulnisbeständig und eignet sich daher ideal für den Einsatz in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, salzhaltiger Luft oder starken Temperaturschwankungen. Diese Eigenschaften machen GFK zu einem bevorzugten Material für eine Vielzahl von Außenanwendungen wie Fassadenelemente, Brücken, Geländer, Plattformen und Bootsstege. 

  • Stahl: Stahl muss regelmäßig gewartet und vor Korrosion geschützt werden. Typischerweise muss Stahl alle 5 bis 10 Jahre neu gestrichen oder beschichtet werden, um Rost und Korrosion zu verhindern. Ohne regelmäßige Wartung kann Stahl innerhalb von 20-30 Jahren stark korrodieren und strukturell versagen.  
  • Aluminium: Aluminium ist korrosionsbeständiger als Stahl, kann aber in salzhaltiger oder chemischer Umgebung korrodieren. Aluminium erfordert ebenfalls regelmäßige Wartung und kann alle 10-15 Jahre eine Oberflächenbehandlung erfordern.  
  • Glasfaserverstärkter Kunststoff: Glasfaserverstärkter Kunststoff erfordert minimale Wartung und kann 50 Jahre oder länger ohne nennenswerte messbare Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften halten. GFK muss nicht gestrichen oder beschichtet werden, um seine strukturelle Integrität zu erhalten, was langfristig zu Kosteneinsparungen führt.

Brandschutz von GFK

Nach Kundeanforderung ist GFK je nach Zusammensetzung des verwendeten Materials schwer entflammbar. Je nach Anwendung bestehen verschiedene Brandschutzanforderungen, die wir entsprechend umsetzen können.  

  • Schwer entflammbar: GFK kann mittels Additiven schwer entflammbar hergestellt werden.  
  • Selbstverlöschend: Die entsprechenden GFK Profile sind selbstverlöschend und stoppen die Flammenausbreitung, sobald die Brand- oder Energiequelle entfernt wird.  
  • Geringe Rauchentwicklung: GFK ist frei von Halogenen und entwickelt im Brandfall weniger Rauch als viele andere Kunststoffe.  Der Rauch ist auch weniger giftig, was die Sicherheit für Personen erhöht.  

Das lineare Spannungs-Dehnungs-Verhalten ist eine Materialeigenschaft, die beschreibt, wie ein Werkstoff auf eine Belastung reagiert. Ein Werkstoff mit einem linearen Spannungs-Dehnungs-Verhalten zeigt eine proportionale Beziehung zwischen Spannung (σ) und Dehnung (ε), bis er seine Elastizitätsgrenze erreicht. Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) weist eine solche lineare Beziehung auf, was ihn zu einem berechenbaren Werkstoff für eine Vielzahl von Anwendungen macht.  

Vorteile des linearen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens

  • Vorhersehbares Verhalten: Das lineare Spannungs-Dehnungs-Verhalten von GFK bedeutet, dass die Verformung des Materials unter Belastung direkt proportional zur aufgebrachten Spannung ist. Dies ermöglicht genaue Berechnungen und Vorhersagen des Materialverhaltens unter verschiedenen Belastungsbedingungen.  
  • Hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit: GFK Konstruktionen sind aufgrund ihres vorhersehbaren Verhaltens besonders sicher und zuverlässig. Ingenieure können genau berechnen, wie sich das Material unter Belastung verhält, was die Planungs- und Sicherheitsreserven erhöht.  

Zahlen und Fakten
 

  • Elastizitätsmodul: GFK hat ein Elastizitätsmodul von etwa 17-40 GPa, typischerweise für Konstruktionsprofile 25 GPa und ist damit steifer als viele herkömmliche Kunststoffe, aber weniger steif als Stahl (210 GPa) und Aluminium (70 GPa).  
  • Zugfestigkeit: GFK kann eine Zugfestigkeit von 350-800 MPa erreichen, während Stahl typischerweise 350-900 MPa und Aluminium 70-400 MPa erreicht.  

Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) bietet eine hervorragende Leistung über einen weiten Temperaturbereich von -50°C bis +200°C. Diese Eigenschaft macht GFK zu einem idealen Werkstoff für Anwendungen in extremen Umgebungen, die thermische Stabilität und Beständigkeit erfordern. Im Vergleich zu Thermoplasten bietet GFK mehrere Vorteile, darunter eine geringere Wärmeausdehnung und eine höhere strukturelle Integrität bei Temperaturschwankungen. 

Vorteile von GFK in einem breiten Temperaturbereich

  • Breiter Temperatureinsatzbereich: GFK kann in einem Temperaturbereich von -50°C bis +200°C eingesetzt werden.  
  • Geringe Wärmeausdehnung: GFK hat einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch es seine Form und Größe bei Temperaturschwankungen besser beibehält. 

Die Wärmeleitfähigkeit von GFK ist geringer als die von Metallen wie Aluminium oder Stahl. Da GFK hauptsächlich aus Glasfasern und Harz besteht, ist die Wärmeleitfähigkeit von GFK geringer als die von Metallen, so dass glasfaserverstärkte Kunststoffe als wärmeisolierend angesehen werden können. 

Im Allgemeinen ist die Wärmeleitfähigkeit von GFK deutlich geringer als die von Metallen und fast so gering wie die von Holz. Dies macht GFK zu einem attraktiven Material für Anwendungen, bei denen eine geringe Wärmeübertragung erwünscht ist, wie z. B. bei der Gebäudeisolierung oder bei Fenster- und Türprofilen.  

Darüber hinaus bietet die geringe Wärmeleitfähigkeit von GFK Vorteile in Umgebungen mit extremen Temperaturen, da das Material hilft, Wärme oder Kälte zu isolieren und somit zur thermischen Stabilität beiträgt. 

Vorteile der thermischen Isolierung von GFK

  • Geringe Wärmeleitfähigkeit: GFK hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, d.h. es leitet Wärme schlecht. Das macht es zu einem hervorragenden Isoliermaterial.  
  • Thermische Stabilität: GFK behält seine mechanischen und physikalischen Eigenschaften über einen großen Temperaturbereich bei und ist daher für extreme Umgebungen geeignet.  
  • Vermeidung von Wärmebrücken: Im Bauwesen kann GFK dazu beitragen, Wärmebrücken und Kondenswasserbildung zu vermeiden, die häufig bei Metallkonstruktionen auftreten.  

Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) zeichnet sich durch eine hohe Belastbarkeit aus, was ihn zu einem idealen Werkstoff für viele industrielle Anwendungen macht. Im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen wie Stahl, Aluminium, anderen Kunststoffen und Holz bietet GFK eine hervorragende Kombination aus Festigkeit, Flexibilität und Langlebigkeit.

Vorteile der hohen Belastbarkeit von GFK

  • Hervorragende Zugfestigkeit: GFK kann Zugspannungen von bis zu 1000 MPa standhalten und ist damit extrem belastbar. Diese hohe Zugfestigkeit ermöglicht es GFK, hohe Lasten ohne Bruch oder signifikante Verformung zu tragen.  
  • Hohe Biegefestigkeit: GFK hat eine Biegefestigkeit von 250 bis 500 MPa, was bedeutet, dass es hohen Biegebelastungen standhalten kann, ohne zu brechen oder zu versagen.  

Vergleich mit anderen Werkstoffen:

Material

Zugfestigkeit

Biegefestigkeit

Elastizitätsmodul

Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK)

500-100 MPA

250-500 MPa

17-40 GPa

Stahl

350-900 MPa

250-550 MPa

210 GPa

Aluminium 

7-250 MPa (Standardlegierung)

bis 570 MPa (hochfeste Legierungen)

100-200 MPa

70 GPa

Polypropylen  )PP)

20-40 MPa

30-40 MPa

1-2 GPa

Holz (je nach Holzart)

40-80 MPa

50-100MPa

10-15 GPa

Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) ist ein Werkstoff, der aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften in verschiedenen Industriezweigen erhebliche Kosteneinsparungen ermöglicht. Nachfolgend einige Aspekte, wie GFK zu diesen Vorteilen beiträgt: 

  • Langlebigkeit: GFK ist extrem beständig gegen Korrosion, Feuchtigkeit und viele Chemikalien. Dadurch ist die Lebensdauer von Produkten aus GFK oft deutlich höher als die herkömmlichen Materialien wie Stahl, Aluminium oder Holz.
  • Geringer Wartungsaufwand: Da GFK nicht rostet und sehr widerstandsfähig gegen Umwelteinflüsse ist, benötigt es weniger Wartung. Das spart nicht nur direkte Wartungskosten, sondern auch Ausfallzeiten und damit verbundene Produktionsausfälle.
  • Energieeffizienz: Durch die guten Dämmeigenschaften von GFK können Energieverluste z.B. bei Isolierungen oder in der Bauindustrie minimiert werden. Dies führt zu geringeren Heiz- und Kühlkosten.
  • Herstellungskosten: Produktionsprozesse für GFK, wie das Pultrusionsverfahren, sind oft weniger energieintensiv und können schneller durchgeführt werden als vergleichbare Prozesse für Metall, was zu Kosteneinsparungen führt. 
  • Designfreiheit und Materialeinsparung: GFK kann in komplexe Formen gebracht werden, die mit herkömmlichen Materialien nur schwer zu realisieren sind. Dadurch kann das Material effizienter genutzt und Abfall reduziert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Gestaltungsfreiheit oft den Verzicht auf zusätzliche Bauteile, was die Montagekosten senkt.
  • Montage: Die Möglichkeit der Vormontage im Werk und die einfache Handhabung ohne Spezialwerkzeug verkürzen die Montagezeit vor Ort. Außerdem wird weniger Personal benötigt, was weitere Kosten einspart.