Flexibel einsetzbare Verbundwerkstoffe in der Industrie – für leichte und nachhaltige Materialien

Ob zur Herstellung von Verpackungen, für den Brandschutz oder in der Leiterplattenindustrie – moderne Verbundwerkstoffe kommen heute immer häufiger zum Einsatz. Welche Vorteile solche Verbundwerkstoffe in der Praxis bieten und welche Eigenschaften sie haben, zeigt folgender Beitrag.

Kostensparender und flexibler Einsatz in verschiedenen Branchen

Verbundwerkstoffe müssen für den industriellen Einsatz nicht nur qualitativ hochwertig, sondern auch sehr flexibel und vor allem kostengünstig herstellbar sein. Moderne Materialien ermöglichen es Unternehmen, traditionelle und oft weniger nachhaltige Materialien durch preiswerte und nachhaltigere Verbundwerkstoffe zu ersetzen. Dadurch werden viele Produkte und Herstellungsprozesse nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch kostensparender umsetzbar – ein Faktor, der für viele Unternehmen heute immer wichtiger wird.

Ein Beispiel aus der Praxis: FR-4

Verbundwerkstoffe wie etwa FR-4 (FR = fire retardant) haben viele positive Eigenschaften und setzen sich aus robustem Glasgewebe und Epoxidharz zusammen. Durch die Kombination beider Stoffe ist FR-4 unter anderem mechanisch stark belastbar, feuerhemmend und elektrisch isolierend, was es für eine Vielzahl an Lösungen mit hohem Anspruch an die Feuerfestigkeit und Belastbarkeit geeignet macht. Erhältlich ist es in verschiedenen Stärken und Größen, und zwar in Form von Gewebe, gepressten Platten oder gewickelten Rohren sowie als individuelle fertige Bauteile, jeweils speziell auf den Anwendungszweck konzipiert.

Tipp: Viele andere Verbundstoffe sind ebenfalls schwer entflammbar, unterscheiden sich aber in der Zusammensetzung der Materialien. Sie haben daher ganz unterschiedliche Eigenschaften, die sie für verschiedene Anwendungszwecke geeignet machen.

Wo kommen FR-4 Materialien zum Einsatz?

FR-4-Materialien und andere Verbundwerkstoffe sind sehr vielseitig einsetzbar. Besonders ihre elektrischen Isoliereigenschaften, die hohe Temperaturbeständigkeit und Stabilität machen sie zu einer wichtigen Basis in der Herstellung von Leiterplatten, ohne die heutzutage viele elektronische Geräte nicht mehr auskommen. Zu finden sind FR-4-Verbundwerkstoffe daher zum Beispiel in Smartphones und vielen anderen Kleingeräten, aber auch in Rechenzentren und Automobilsteuerungen. Auch in der Luft- und Raumfahrt werden diese Verbundstoffe bevorzugt eingesetzt.

Einsatz von alternativen Verbundstoffen

Einige Verbundwerkstoffe eignen sich besser als FR-4 für manche Anwendungen, weil sie in ihren Eigenschaften spezifischer darauf ausgerichtet sind.

Dazu gehören zum Beispiel folgende Verbundwerkstoffe:

• FR-2 (aus Phenolharz und Papierfasern) ist etwa deutlich günstiger in der Herstellung und damit besser geeignet für einfache Produkte, die preiswerter in den Verkauf gehen sollen (z. B. Haushaltsgeräte oder Spielzeuge).
• FR-5 (aus Glasgewebe und Epoxidharz) ist noch hitzebeständiger als FR-4 und eignet sich damit für alles, was sehr hohen Temperaturen standhalten muss (z. B. Motorsteuerung, Raumfahrt).
• Noch höheren Ansprüchen müssen Verbundwerkstoffe genügen, die besonders extremen Temperaturbedingungen ausgesetzt sind. Hier sind Polyamid-basierte Verbundwerkstoffe im Vorteil, die selbst sehr hohen Temperaturen sowie chemischen und mechanischen Belastungen standhalten.

Kosten im Fokus

Für viele Unternehmen ist die Auswahl des Verbundwerkstoffs natürlich immer auch eine Kostenfrage. Die Entscheidung für eine der Möglichkeiten wird daher nicht nur unter Berücksichtigung der Anforderungen, sondern auch in Bezug auf den Kostenfaktor getroffen. Je nach Anforderungen kann es die preiswertere Variante FR-2 sein, um bei der Herstellung von Massenprodukten möglichst kosteneffizient zu arbeiten und konkurrenzfähig zu bleiben. In anderen Bereichen sind die Anforderungen (mechanisch, chemisch oder thermisch) oft deutlich höher und robustere Verbundwerkstoffe dann trotz Mehrkosten unverzichtbar.