Kurzfaser (Zufallsfaser) CFC – Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff
Max Graphite liefert Kurzfaser-CFC (Zufallsfaser) an Ingenieure und Einkaufsleiter, die in der Wärmebehandlung und in breiteren Hochtemperatur- und Hochleistungs-Prozessindustrien tätig sind, wo Dimensionsstabilität und mechanische Isotropie direkte Prozessvariablen sind. Erhältlich in drei Dichteklassen – R6, R7 und R8 – mit Optionen für Standard- und gereinigten Aschegehalt, wird unser Kurzfaser-CFC als großformatige Platten, endkonturnahe Formen und CNC-bearbeitete Komponenten aus einer Hand geliefert. Max Graphite führt Lagerbestände über alle Güteklassen hinweg und skaliert von Prototypenmengen bis hin zu Großserienproduktionen.
Was ist Kurzfaser (Zufallsfaser) CFC Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff?
Kurzfaser-CFC – auch als Zufallsfaser-Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff bezeichnet – ist ein nicht-direktionales kohlenstofffaserverstärktes Kohlenstoffmatrixmaterial, das aus diskontinuierlichen, zufällig orientierten Kohlenstofffasern hergestellt wird, die gleichmäßig in einer karbonisierten Matrix verteilt sind. Diese Zufallsfaserarchitektur eliminiert die Anisotropie, die für traditionelle 2D- und 3D-Gewebe-Laminate charakteristisch ist, und liefert nahezu isotrope mechanische Eigenschaften, ausgezeichnete thermische Stabilität und konsistente Leistung in allen Belastungsrichtungen. Das Fehlen einer bevorzugten Faserorientierung macht Kurzfaser-CFC besonders geeignet für großformatige Platten, komplexe endkonturnahe Formen und Anwendungen mit hohem Volumen, bei denen eine gleichmäßige Eigenschaftsverteilung in der Ebene eine Designanforderung ist. Die Graphitierung bei 2200 °C und die optionale Halogenreinigung erweitern die Einsatzmöglichkeiten des Materials in Halbleiter- und Ultrahochvakuumumgebungen, wo der Aschegehalt eine kritische Prozessvariable ist.
Eigenschaften von Kurzfaser (Zufallsfaser) CFC
- Nahezu isotrope mechanische Leistung — zufällig orientierte Kurzfasern eliminieren richtungsabhängige Festigkeitsverzerrungen und liefern konsistente Biege-, Druck- und Schereigenschaften in allen Ebenenorientierungen
- Hohe Biegefestigkeit — Güteklasse R8 erreicht eine Biegefestigkeit von bis zu 240 MPa, konkurrenzfähig mit vielen 2D-Gewebe-CFC-Güteklassen
- Niedriger, gleichmäßiger WAK — der Wärmeausdehnungskoeffizient ist über den gesamten Gütebereich R6–R8 konsistent, was die Dimensionsstabilität bei wiederholter thermischer Zyklisierung unterstützt
- Extrem niedriger Aschegehalt (gereinigte Güteklasse) — Halogenreinigung reduziert den Aschegehalt auf ≤5 ppm, wodurch die Kontaminationsanforderungen von Halbleiter- und Ultrahochvakuumprozessen erfüllt werden
- Fähigkeit zur Herstellung großformatiger Platten — hergestellt in Platten bis zu 2900 × 1600 × 60 mm, was die Lieferung von Einzelteilen für übergroße Komponenten ermöglicht
- Dichte nach Güteklasse wählbar — drei Dichtegrade (R6 / R7 / R8) ermöglichen eine Spezifikation, um mechanische Leistung, Porosität und Kosten auszugleichen.
- CNC-Bearbeitbarkeit — die isotrope Faserarchitektur unterstützt die CNC-Bearbeitung mit engen Toleranzen ohne bevorzugte Delaminierung oder Faserherausziehen.
- Kosteneffizient in großem Maßstab — der Produktionsweg mit Kurzfasern vermeidet die Komplexität des 3D-Webens und liefert wettbewerbsfähige Stückkosten für Großserienprogramme.
Produktionsprozess
- Zerkleinern & Mischen — Kontinuierliche Kohlenstofffaserrovings werden zu Kurzfasern (typischerweise 3–12 mm) geschnitten und mit duroplastischem Harz oder Pech gemischt.
- Zufällige Faserablage / Formgebung — Die Mischung wird in einer Form unter kontrolliertem Druck gleichmäßig verteilt, um eine zufällige Faserorientierung in der Ebene und durch die Dicke zu gewährleisten.
- Karbonisierung — Der geformte Preform wird bei ~1000°C wärmebehandelt, um die Matrix in amorphen Kohlenstoff umzuwandeln.
- Verdichtung (optional) — Mehrere Zyklen der Imprägnierung und Karbonisierung können angewendet werden, um die Porosität zu reduzieren und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
- Graphitierung — Abschließende Wärmebehandlung bei 2200°C, um eine hohe Kristallinität, geringen elektrischen Widerstand und niedrigen Aschegehalt zu erreichen.
- Reinigung — Eine optionale Halogenreinigung reduziert den Aschegehalt auf ≤5 ppm für Halbleiter- oder Ultrahochvakuumanwendungen.
- CNC-Bearbeitung — Platten werden auf Endabmessungen mit engen Toleranzen bearbeitet.
Anwendungen
- Wärmebehandlungsöfen — Heizelementhalterungen, Befestigungen, Gestelle, Sinterplatten, Hitzeschilde und Ofenabdeckungen
- Hochtemperatur-Vakuumöfen — tragende Isolationsplatten und strukturelle Ofeninnenteile
- Halbleiterprozessanlagen — Träger für PE-CVD, Hochtemperatur-Spannfutter und Suszeptoren in gereinigten, schadstoffarmen Qualitäten
- Solarfertigung — Hochtemperatur-Prozessträger und Suszeptoren
- Energiespeicherung — Elektrodenplatten für Flussbatterien und Stromkollektor-Komponenten
- Luft- und Raumfahrt & Verteidigung — nichttragende Hitzeschilde und Bremsbelagträgerplatten
- Heißpresswerkzeuge — Heißpressformen für industrielles Sintern und Umformen
- Verschleiß- und mechanische Anwendungen — verschleißfeste Gleitteile, CFK-Befestigungselemente (Schrauben, Muttern, Gewindestangen)
Zugehörige Materialien und Produkte
Graphit-Starrfilz
Graphit-Weichfilz
Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff
3D & 4D CFC Kohlenstoffverbundwerkstoff
CFC-Verbindungselemente
CFC-Heizelemente