Im Folgenden werden einige Grundsätze für die strukturelle Gestaltung von Produkten aus Kohlefaserverbundwerkstoffen erläutert:

– Prinzip der einheitlichen Wanddicke: Beim Filament-Winding-Molding-Verfahren oder beim Compression-Molding-Verfahren wird die unidirektionale Faserplatte zunächst um eine spezielle Form gewickelt und dann bei hoher Temperatur geformt. Theorie und Praxis haben gezeigt, dass die Aufrechterhaltung der Kontinuität der Faserfilamente während des Wickelvorgangs von entscheidender Bedeutung ist, da sie sich direkt auf die mechanischen Eigenschaften des Produkts nach der Hochtemperaturverfestigung auswirkt. Um die Kontinuität der Fasern zu gewährleisten, sollten benachbarte Seitenwände bei der Konstruktion des Bauteils dem Prinzip der einheitlichen Wandstärke folgen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Fasern in jeder unabhängigen Schicht ununterbrochen bleiben, so dass die Spannungsenergie gleichmäßig über das gesamte Bauteil verteilt werden kann. Dies verhindert lokale Spannungsschäden und verbessert die mechanische Gesamtleistung.

– Das Prinzip der gleichen Stärke: Kohlefaserverbundwerkstoffe sind anisotrop. Selbst bei quasi-orthogonalem isotropem Schichtaufbau sind die mechanischen Eigenschaften entlang der Faserschichtrichtung deutlich besser als die senkrecht zur Schichtrichtung. Aus diesem Grund kann die strukturelle Konstruktion nicht vollständig die traditionellen Konstruktionsmethoden für Metallbauteile nachbilden. Stattdessen muss eine strukturelle Verstärkung vorgenommen werden, um die Festigkeit senkrecht zur Schichtrichtung zu erhöhen und eine gleichmäßige Festigkeit der gesamten Struktur zu gewährleisten.

– Das Prinzip der einfachen Entformung: Produkte aus Kohlefaserverbundwerkstoffen werden in der Regel durch Formgebung hergestellt, die eine Entformung zwischen dem Produkt und der Form beinhaltet. Die Berücksichtigung der Entformungsleistung während der Konstruktionsphase kann die Produktausbeute und die Gesamtleistung verbessern. Die Praxis hat gezeigt, dass Konstruktionsmethoden, die üblicherweise bei Metallgussteilen verwendet werden, wie z. B. geeignete Entformungswinkel, Fasen und glatte Seitenwandübergänge, die Entformungsleistung von Kohlefaserverbundprodukten verbessern können.