CFK-Profile Auf der JEC World gibt`s von Karl Mayer Neues zur CFK-Pultrusion

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Karl Mayer Technische Textilien zeigt in Paris in Halle 5, wie es heißt, spannende neue Anwendungspotenziale von Multi-Axial-Gelegen per Kombination mit dem Pultrudieren.

Die Weiterentwicklung des bekannten Pultrusionsverfahrens ermöglicht laut Karl Mayer die günstigere Fertigung komplexer CFK-Mehrkammerprofile (CFK = carbonfaserverstärkter Kunststoff), die etwa bei der Hochgeschwindigkeitsmetro Cetrovo von CG Rail eingesetzt werden. Das, wie betont wird, weltweit erste carbonintensive Leichtbau-Schienenfahrzeug dieser Art ist für Geschwindigkeiten von bis zu 140 „Sachen“ ausgelegt. Bei so einer rasanten Fahrt werden die Komponenten natürlich sehr komplex belastet, was eine multi-axiale Verstärkung derselben erforderlich macht, wie Karl Mayer erklärt. Die textilverstärkten CFK-Pultrusionsprofile des JEC-Ausstellers haben demnach eine Wandstärke von bis zu 25 Millimeter, sind exakt für mehrdimensionale Lastfälle ausgelegt und tragen deutlich zum Leichtbau bei. Denn sie reduzierten das Komponentengewicht im Vergleich mit anderen Systeme um circa 30 Prozent. Damit eigneten sie sich ideal für den Einsatz in den hoch belasteten Seitenwänden des Leichtbau-Wagenkastens des Cetrovo. Dort übertragen sie dann Längskräfte bis 1.200 Kilonewton, wie die Experten aus Obertshausen betonen. Sie nehmen dabei hohe Biegebelastungen auf. Das ständige Stop and Go, das im Rahmen von Zugfahrten zwangsläufig passiert, wird durch die geringere Massenträgheit der CFK-Komponenten entschärft, heißt es weiter, wobei auch Antriebsenergie gespart wird.

Weiterentwickelte Pultrusion plus Zusatzverstärkung

CG Rail hat die CFK-Profile übrigens gemeinsam mit Partnern aus Dresden im Auftrag des chinesischen Schienenfahrzeugherstellers CRRC entwickelt und dafür das Pultrusionsverfahren gezielt angepasst. Durch die Modifikationen lassen sich nun eben neuartige Mehrkammerprofile mit multiaxialer Endlosfaserverstärkung und Längen von über 20 Meter herstellen. Als zusätzliche Bewehrung zur konventionellen unidirektionalen Längsverstärkung setzt man vor allem Gelege ein, die auf einer Hochgeschwindigkeits-Wirkmaschine des Typs COP MAX 5 von Karl Mayer gefertigt werden. Diese Multi-Axial-Wirkmaschine steche etwa durch hohe Produktivität, Flexibilität und eine konstant hohe Materialqualität hervor. Die Verstärkungsfasern können mit ihr mit Winkeln von +/- 20° und einer Schrittweite von einem Grad verlegt werden. Die Verstärkungsfasern sind in Multi-Axial-Gelegen dann präzise und ondulationsfrei eingebunden. „Wir können ihr mechanisches Performance-Potenzial voll ausschöpfen. Zudem ist ihre Fixierung in der textilen Fläche besser als bei vergleichbaren Geweben machbar“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Andreas Ulbricht, CEO von CG Rail.

So geht`s mit CFK vom Labor gleich auf die Schiene

Wer sich erinnert: Der erste CFK-Leichtbauzug feierte auf der InnoTrans bereits 2018 in Berlin Premiere. Ein weiterentwickelter Prototyp war 2024 dann ein Highlight der World Transport Convention. Seit Januar 2025 ist nun schon der Cetrovo 1.0 auf der Linie 1 in der chinesischen Hafenstadt Qingdao (Provinz Shandong) am Pendeln. CG Rail arbeitet aber bereits an weiteren Projekten, wie man erfährt. Besonders im Nutzfahrzeug-Bereich eröffneten nämlich auf dies Art hergestellte CFK-Pultrusionsprofile neue Perspektiven. Man denke etwa an ultraleichte Rahmenstrukturen (Gitterrahmen) für Busse oder Sattelauflieger für Lkw. Das Leichtbaupotenzial im Vergleich zu metallischen Profilen bewege sich erfahrungsgemäß zwischen 20 und 50 Prozent. Auf der JEC wird Karl Mayer verschiedene CFK-Pultrusionsprofile vorstellen. Wer es nicht weiß: Auf den Composite-Maschinen werden auch Bi- und Multi-Axial-Gelege aus Glasfasern hergestellt und im Pultrusionsverfahren weiterverarbeitet. Die Vielfalt der Materialien und ihrer Verlegungswinkel biete dabei spannende Perspektiven für Leichtbauanwendungen.

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