Formel-1-Technik: Kohlefaser

(Motorsport-Total.com) - Mit Ausnahme von Motor, Getriebe-Innereien und Radträgern ist ein Formel-1-Auto fast ausschliesslich aus Kohlefaser gefertigt. Hohe Steifigkeit und Festigkeit gepaart mit sehr geringem Gewicht sind die herausragenden Eigenschaften von Karbon. Es weist eine ähnliche Steifigkeit wie Stahl auf, ist jedoch rund fünf Mal leichter. Auf der Negativseite stehen das aufwändige Herstellungsverfahren sowie der hohe Materialpreis. Ein Quadratmeter imprägnierte Kohlefaser-Matte kostet zwischen 50 und 200 Euro. Kohlenstoff-Fasern haben einen Durchmesser von 5 bis 8 Mikrometern. Zwischen 1.000 und 20.000 Fasern werden zu Bündeln zusammengefasst, die zu textilen Strukturen gewoben werden.

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Aus Kohlefaser werden die meisten Bauteile eine Formel-1-Autos hergestellt Zoom

In der Formel 1 gelangen etwa 20 verschiedene Arten von Kohlefaser-Geweben zur Anwendung. Diese unterscheiden sich insbesondere durch ihre Struktur und die Art des Harzes, mit dem sie imprägniert sind. Wenn Kräfte nur aus einer Richtung einwirken, verwendet man unidirektionale Lagen. Wenn Kräfte aus verschiedenen Richtungen angreifen, gelangen bidirektionale Gewebe zum Einsatz. Spezialisierte Composite-Ingenieure definieren, welches Gewebe mit welchem Harz in wie vielen Lagen benötigt wird, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.

Der Herstellungsprozess eines Kohlefaser-Teils bedarf mehrerer Schritte. Zuerst wird das Bauteil am Computer mittels Computer Aided Design (CAD) konstruiert. Anschließend werden diese Daten bearbeitet und dienen als Basis für die computergesteuerte Produktion (Computer Aided Manufacturing, CAM). Auf einer Fünfachs-Fräse wird die entsprechende Form in einen Tooling Block gefräst, der als Positiv-Form dient. Auf diesen Tooling-Block legen die Laminateure die vorher genau zugeschnittenen Kohlefaserstücke.

Nach Abschluss dieser Arbeit wird das Ganze in einen Plastikbeutel eingepackt, vakuumisiert und dann im Autoklaven während zehn bis 20 Stunden bei einer Temperatur von rund 50 Grad Celsius gebacken. Anschließend erhält die so entstandene Negativ-Form den Feinschliff und ist bereit für die Herstellung des eigentlichen Kohlefaser-Bauteils. In die Negativ-Form legen die Laminateure gemäß den Plänen der Composite-Ingenieure die vorher zugeschnittenen Kohlefaserstücke auf- und nebeneinander. Je nach Bauteil können das bis zu mehrere hundert Stücke sein.

Wenn alles bereit ist, wird die Form mit der eingelegten Kohlefaser ebenfalls in einen Plastikbeutel eingepackt, vakuumisiert und bei einer Temperatur von ca. 150 Grad fünf bis sechs Stunden gebacken. Nach Abschluss des Backvorgangs werden die Einzelteile weiter bearbeitet und dann zu kompletten Komponenten zusammengefügt. Ein Frontflügel, beispielsweise, besteht aus rund 20 einzelnen Kohlefaser-Teilen. Bei Komponenten, die besonders zäh sein müssen, werden neben der Kohlefaser auch Kevlar oder Zylon verwendet.

Lesen Sie bis zum Saisonauftakt alles über die Technik in der Formel 1. Bereits erschienen sind:
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Das Lenkrad
Der Sitz
Die Bremsen