Kohlenstofffaser-Mesh-Gewebe: Ursprung und Entwicklung

Kohlenstofffaser-Gittergewebe ist ein neuartiges Verbundmaterial, das aus hochfesten Kohlenstofffasergeweben hergestellt wird. Der zentrale Herstellungsprozess umfasst das Weben von Kohlenstofffaserbündeln zu einem gitterartigen Untergrund entlang der Kett- und Schussrichtung, gefolgt von der Imprägnierung mit korrosionsbeständigen Harzen (z. B. Epoxidharz) und dem Aushärten. Dadurch entsteht eine integrierte Gitterstruktur.

Technologische Grundlagen (1960er-1970er Jahre):
Die Technologie hinter Carbonfasergittergewebe reicht zurück bis zur Industrialisierung der Produktion von Carbonfaser-Vorstufen. Mit Hilfe traditioneller Textiltechniken wurden Carbonfaserbündel zu hochfesten Textilien geweben, die ursprünglich vor allem in Verbundlaminate für die Luft- und Raumfahrt, Windkraftanlagenblätter und Hochleistungssportgeräte eingesetzt wurden.

Entwicklung hin zu einer Alternative für herkömmliches Stahlgittergewebe:
Um die Nachteile von herkömmlichem Stahlgewebe zu überwinden – wie Anfälligkeit gegenüber Chloridionenkorrosion, rostbedingter Ausdehnung und großem Gewicht – entwickelte sich die Carbonfasertechnologie hin zu leichten Gitterstrukturen. Durch das gezielte Verweben zu einem Gitterträger und die Imprägnierung mit korrosionsbeständigen Harzen entwickelte sich Carbonfasergittergewebe nach und nach zu einer effektiven Alternative für Stahldrahtgewebe bei der strukturellen Verstärkung (z. B. Verstärkung von Betonkonstruktionen). Es verbessert die Festigkeit, Langlebigkeit und Erdbebenwiderstandsfähigkeit von Bauteilen erheblich.

Etablierung der Konstruktionsmethodik (1990):
Japan unternahm einen entscheidenden Schritt in der technologischen Weiterentwicklung, indem Kohlefasergitter mit nassgespritztem Polymermörtel kombiniert und damit eine systematische Verstärkungsmethodik etabliert wurden. Dieses Verfahren nutzt die chemische Bindung zwischen aktiven Bestandteilen im Mörtel und der Harzbeschichtung auf der Gitteroberfläche, wodurch die Verbundfestigkeit sowie die gesamte Erdbebenwiderstandsfähigkeit erheblich verbessert werden.

Ingenieurtechnische Validierung (2003):
Die erste großflächige ingenieurmäßige Anwendung von Kohlefasergeweben erfolgte im Jahr 2003 in Florida, USA, zur Verstärkung von Brückenpfeilern. Feldmessungen bestätigten eine Steigerung der Festigkeit um bis zu 420 %, wodurch der außergewöhnliche ingenieurmäßige Wert und das Anwendungspotenzial eindrucksvoll nachgewiesen wurden.

Entwicklung in China (nach 2000):
Mit dem Eintritt in das 21. Jahrhundert begannen chinesische Unternehmen, in die Forschung und Entwicklung von Kohlefasergittergewebe zu investieren. Durch kontinuierliche Anstrengungen wurde mittlerweile eine erfolgreiche inländische Produktion erreicht, deren Materialleistungsmerkmale nun internationalen fortschrittlichen Standards nahekommen oder diese erreichen.

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