CFK im Sport

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CFK, auch kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff genannt, ist ein zukunftsträchtiger Werkstoff, der ob seiner Eigenschaften in vielen industriellen Bereichen zum Einsatz kommt. Aber auch im Sport werden Kohlenstofffasern weitreichend verwendet – so werden viele Sportgeräte aus diesem Material hergestellt. Aber warum eignen sich CFK-Profile für diesen Zweck so außergewöhnlich gut?

Hochleistung wird geschmolzen, gesponnen und gewebt

Um aus Kohlenstoff die extrem reißfesten Kohlenstofffasern zu machen, muss viel technisches Know-How eingesetzt werden. Die Kohle wird unter Ausschluss von Sauerstoff bis zu ihrem Schmelzpunkt erhitzt. Anschließend wird die verflüssigte Kohle über Extrusionsverfahren zu Fäden gesponnen. Diese Fäden lassen sich anschließend als Strang verarbeiten oder als Matte verweben. Im Ergebnis erhält man schöne, schwarz glänzende Kohlenstofffasern, die technisch absolut an der Spitze der gegenwärtigen Technik stehen. Die Fasern haben eine Dicke von 0,007mm. Was man also in der Matte sieht, sind bereits fertig gesponnene Stränge. Doch bevor kohlenstoffverstärkter Kunststoff im Sport verwendet werden kann, sind weitere Schritte nötig.

 

Nutzbar werden die Kohlenstofffasern erst dann, wenn sie mit einem Harzverbinder zu einem festen Produkt geformt werden. Das Verfahren ist nahezu mit der Herstellung von Glasfaser-Verbundwerkstoffen identisch: Die Matten werden Schicht für Schicht in eine vorbereitete Form gelegt und mit Zwei-Komponenten-Harz getränkt. Nach dem Aushärten erhält man ein dauerfestes Bauteil. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung jeder beliebigen Formgebung. Das macht CFK perfekt für individuell hergestellte Produkte, die genau auf ihre Anwender zugeschnitten sind.

Sport als Innovationstreiber

Der Sport und vor allem der Wettkampfsport war schon immer eine Arena des technischen Fortschritts. Das Sportgerät selbst soll immer so leicht wie möglich sein. Bei den großen internationalen Turnieren hat kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff in den letzten Jahren für viel Aufsehen gesorgt. So trat der Läufer Oscar Pistorius bei den Olympischen Spielen 2012 in London mit zwei Beinprothesen an, die sich dort befanden, wo normalerweise die Unterschenkel zu verorten sind. Damit war er der erste Leichtathlet, der mit zwei amputierten Beinen antrat. Dies war natürlich eine Herausforderung für die Technik, doch CFK weist genau die Attribute auf, die für solche speziellen Projekte notwendig sind. Es ist sehr leicht und doch robust – und gerade darauf kommt es besonders an.

CFK kommt im Sport auf vielfältige Weise zum Einsatz

Nicht nur Prothesen bei den Paralympics sind mögliche Anwendungsgebiete. CFK eignet sich im Sport auch für die Herstellung von superleichten Speeren oder blitzschnellen Bobs für die Rodelbahnen. Solche Kreationen zeigen, was das Material alles leistet.

Auch in seiner exklusivsten Variante ist der Sport schon auf die Kohlenstofffasern aufmerksam geworden: Golfschläger und Rackets haben aus diesen Werkstoffen bereits für erstaunliche Ergebnisse gesorgt. Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff als Schaft in einem Neuner-Eisen lässt das Gewicht für einen Schläger mal eben um 60% sinken. Die Masse ist an dem Golfschläger nur noch dort, wo sie hin gehört: am Beschleunigungspunkt am äußersten Ende für den weitesten Schlag vom Ball. Nebenbei wird auch die ganze Tasche deutlich leichter, was sich auf den kilometerlangen Parcours schnell bezahlt macht. So hat kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff seinen Weg in viele Arten von Sport und Freizeit gefunden: Ruderpaddel und Boote, Gehäuse und Verkleidungen von Rennwagen haben den CFK im Sport schon recht etabliert. Aber selbst Angler, Paraglider und Drachenflieger haben dieses Material für ihre Anwendungen entdeckt und auch Tischtennisschläger werden durch den Einsatz von Kohlenstofffasern erheblich leichter.

CFK-Profile im Sport: so werden Halbzeuge genau eingesetzt

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff wird gerne zu hochwertigen Profilen verarbeitet – etwa in Form von Rohren und Stäben, die häufig bei Sportgeräten zum Einsatz kommen. Aus Stäbe und Rohre werden beispielsweise die Rahmenelemente von Flugdrachen hergestellt. Bei Angeln werden CFK-Rohre eher für die Unterantenne verwendet, während bei der Oberantenne vornehmlich GFK-Profile zur Anwendung kommen. So lassen sich Stifte mit kleinerem Volumen und größerer Tragfläche herstellen. Bissanzeiger und Angelrutenhalter bestehen zumeist ebenso aus diesem Werkstoff.

Nicht nur Sport zu Lande und in der Luft profitiert von den Attributen des Materials. Weiterhin erweist sich kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff zunehmend im Wassersport als nahezu unerlässlich. Beim Segelsurfen sind entsprechende Profile ideal als Konstruktionsmaterial. Stäbe aus Kohlenstofffasern eignen sich vor allem für die Herstellung von Segellatten und außerdem für Trossen oder Spannleinen von Segeljachten. Im Wassersport ist der Begriff Stag sehr wichtig. Darunter versteht man ein Bündel aus mehreren dünnen CFK-Stäben, die zusammen ein Tau bilden. Dies gewährleistet hohe Biegesteifigkeit, Ermüdungsbeständigkeit sowie Festigkeit und überzeugt dennoch mit geringem Gewicht. Takelagen aus Kohlenstofffasern sind zudem sehr witterungsbeständig, was selbstverständlich eine sehr wichtige Eigenschaft ist und Hochleistungsjachten und anderen Booten für den professionellen Einsatz im Sport zugutekommt.

Mit neuen Verfahren zu innovativen Werkstoffen

Die Kohlenstofffasern, wie sie heute bereits sehr erfolgreich eingesetzt werden, markieren nur den Anfang einer Entwicklung – und das nicht nur im Sport. CFK-Halbzeuge werden immer weiter entwickelt und verbessert, sodass es immer wieder neue Materialien gibt, die den Anforderungen in professionellen industriellen Bereichen und vielen weiteren Branchen standhalten. Man darf also wahrlich gespannt sein, welche Werkstoffe in Zukunft noch in Sportgeräte eingearbeitet werden.