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1. Die gewebten Kohlefaser: Werkstoff und Herstellung eines Zifferblatts (Video)
Demnächst auf Horopedia
2. Tabelle der wichtigsten Eigenschaften von gewebter Kohlefaser
| Eigenschaft | Typischer Wert | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Dichte | ~1,5–1,7 g/cm³ | Sehr leicht |
| Elastizitätsmodul (E) | ~70–300 GPa | Abhängig von der Ausrichtung |
| Zugfestigkeit | ~500–1500 MPa | Sehr hoch |
| Härte | Variabel | Abhängig von Matrize |
| Wärmeleitfähigkeit | ~5–20 W/m·K | Gering bis mäßig |
| Elektrische Leitfähigkeit | Leitend (Fasern) | Variabel |
| Ausdehnungskoeffizient | Sehr gering | Richtungsabhängig |
| Magnetismus | Nein | Unmagnetisch |
| Korrosionsbeständigkeit | Ausgezeichnet | Sehr stabil |
| Bearbeitbarkeit | Schwierig | Schleifmittel |
3. Allgemeine Beschreibung
Gewebte Kohlefasern sind Verbundwerkstoffe, die aus Kohlenstofffasern bestehen, die in einer Gewebestruktur (Webung) angeordnet und durch eine Polymermatrix (meist Epoxidharz) verbunden sind. Sie wurden relativ spät in die Uhrmacherei eingeführt und werden vor allem wegen ihrer hohen mechanischen Eigenschaften, ihrer sehr geringen Masse und ihrer unverwechselbaren technischen Ästhetik verwendet.
Im Gegensatz zu Metallen handelt es sich nicht um einen homogenen Werkstoff, sondern um einen anisotropen Verbundwerkstoff, dessen Eigenschaften von der Ausrichtung und der Art der Faserwebung abhängen.
4. Struktur und Webarten
Die Kohlefaser ist nach verschiedenen Webarten organisiert, die die mechanischen Eigenschaften und die Ästhetik beeinflussen:
Leinwandbindung (plain weave)
- Regelmäßiges Schachbrettmuster
- Gute Formstabilität
- Klassische Ästhetik
Köperbindung (twill weave)
- Charakteristisches Diagonalmuster
- Bessere Drapierfähigkeit
- In der Uhrmacherei weit verbreitet
Unidirektionales Gewebe (UD)
- Fasern in nur einer Richtung ausgerichtet
- Maximale mechanische Eigenschaften in dieser Achse
- Aus ästhetischen Gründen weniger verwendet
5. Matrize und Herstellung
Die Fasern werden mit einem Polymerharz (der Matrize) imprägniert und bilden so einen Verbundwerkstoff:
- Harze polymere: es gibt zwei Kategorien:
- Duroplastische Harze: irreversible chemische Reaktion, die das flüssige Harz in einen Feststoff umwandelt. (Epoxidharz: das gängigste)
- Thermoplastische Harze: werden bei Hitze flüssig und härten beim Abkühlen aus. (Peek-Harz)
Das Harz wird anschließend durch verschiedene Verfahren in die Fasern eingebracht:
- Handlaminierung
- Vakuumformung
- Infusion
- Injektion
Der Werkstoff durchläuft anschließend einen Aushärtungszyklus, um zu polymerisieren und zu härten.
Das Werkstück kann anschließend bearbeitet werden, durch Fräsen usw.
6. Anwendungen in der Uhrmacherei
Gewebte Kohlefaser wird verwendet für:
- Uhrengehäuse
- Zifferblätter
- Platinen und Uhrwerksstrukturen (selten)
- Ästhetische Komponenten
7. Vorteile und Grenzen
Vorteile
- Extrem leicht
- Sehr mechanisch widerstandsfähig
- Unmagnetisch
- Korrosionsbeständig
- Moderne und technische Ästhetik
- Gute Schwingungsdämpfung
Grenzen
- Anisotrope Eigenschaften (abhängig von der Ausrichtung)
- Empfindlichkeit gegenüber punktuellen Stößen (mögliche Delamination)
- Schwierige Reparatur
- Mögliche Alterung der Polymermatrix
- Spezifische Bearbeitung (Schleifmittel für die Werkzeuge)
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