Verbundwerkstoffe
In einem Verbundwerkstoff aus Kohlenstofffasern und Epoxidharz beträgt der Massenanteil der Kohlenstofffasern 70 %. Welcher Wert kommt dem Faservolumenanteil am nächsten, wenn die Dichte der Kohlenstofffasern 1,80 g/cm³ und die des Epoxidharzes 1,20 g/cm³ beträgt und keine Poren (Lufteinschlüsse) vorhanden sind?
- Aca. 70 %
- Bca. 78 %
- Cca. 61 %
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Lösung: C. ca. 61 %
Das Volumen ergibt sich aus der Masse geteilt durch die Dichte. In 100 g Verbundwerkstoff beträgt das Faservolumen 70/1,80 ≈ 38,9 cm³ und das Harzvolumen 30/1,20 = 25,0 cm³; der Faservolumenanteil ist also Vf = 38,9/(38,9 + 25,0) ≈ 0,61, etwa 61 %. Da die Fasern eine höhere Dichte als das Harz haben, ist der Volumenanteil kleiner als der Massenanteil. Ca. 70 % setzt fälschlich den Massenanteil als Volumenanteil an; für die Mischungsregel muss der Volumenanteil verwendet werden. Ca. 78 % ergibt sich, wenn die Dichten von Faser und Harz vertauscht werden. Reale Formteile können Poren enthalten; Vf und Porengehalt werden durch Dichtemessung oder das Veraschungsverfahren überprüft.