GFK – eine innovative Baustoff Alternative?

GFK – eine innovative Baustoff Alternative?

Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) sind aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken. Ursprünglich im 20. Jahrhundert für industrielle Zwecke entdeckt, wurde GFK zunächst zur Wärmedämmung von Gebäuden eingesetzt. Doch schon bald wurden viele weitere Anwendungsmöglichkeiten erschlossen. Heute findet man GFK in so unterschiedlichen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Schiffbau und dem Bauwesen.

Im Vergleich zu anderen Werkstoffen wie Stahl, Eisen oder herkömmlichen Kunststoffen hat GFK eine Reihe wichtiger Vorteile.

Nun stellt sich die Frage: Was sind die spezifischen Komponenten dieses Materials und welche Eigenschaften machen es so besonders? Diese Aspekte werden in diesem Artikel ausführlich erläutert.

Was ist GFK überhaupt?

GFK besteht aus einer Mischung verschiedener Materialien, nämlich einer Polymermatrix und Glasfasern, die zu einem Verbundwerkstoff verbunden sind. Die Matrix besteht in der Regel aus Epoxid-, Vinylester- oder duroplastischen Polyesterharzen. Diese Harze gewährleisten die Beständigkeit des Endprodukts gegenüber Umwelteinflüssen und Chemikalien, sie halten die Glasfasern in der Laminatstruktur zusammen und geben dem GFK-Bauteil seine Form. Die Glasfasern selbst sind für die Stabilität des Materials verantwortlich und können entweder zufällig verteilt oder gezielt angeordnet sein.

Der am häufigsten verwendete Glasfasertyp in GFK ist E-Glas, auch bekannt als Aluminium-Borosilikatglas. Für Anwendungen, die einen besonders hohen Schutz gegen Säuren erfordern, wird häufig E-CR-Glas verwendet, da es sowohl elektrisch als auch chemisch beständig ist.

Was sind die Haupt-Vorteile von GFK?

Nicht umsonst wird GFK in vielen Branchen eingesetzt, aber was sind die Vorteile von GFK im Detail?

#1 Leichtes Gewicht

GFK übertrifft herkömmliche Werkstoffe durch sein geringes Gewicht. Als Verbundwerkstoff bietet es zwei wichtige Gewichtsvorteile:

1. Bei gleicher Festigkeit und Größe lassen sich mit GFK im Vergleich zu anderen Werkstoffen erhebliche Gewichtseinsparungen erzielen.
2. Im Vergleich zu anderen Werkstoffen können GFK-Bauteile bei gleichem Gewicht größer, länger oder voluminöser gestaltet werden.

Diese Eigenschaften eröffnen zahlreiche Möglichkeiten, sowohl für das Endprodukt – wie Flugzeuge oder Autos – als auch für die Produktions- und Montageprozesse.

Ein konkretes Beispiel ist die Möglichkeit, größere Brückenelemente mit einem Standardkran zu transportieren, was die Bauzeit, die Komplexität und damit auch die Kosten erheblich reduziert. Dies ist einer der Gründe, warum immer mehr Brücken aus GFK gebaut werden.

#2 GFK besticht durch hohe Festigkeit

Obwohl GFK ein relativ leichtes Material ist, zeichnet es sich als Verbundwerkstoff durch eine bemerkenswerte Festigkeit und Widerstandsfähigkeit aus. Je nach genauer Zusammensetzung des glasfaserverstärkten Kunststoffs kann die Festigkeit sogar das Niveau von Stahl erreichen. Besonders hervorzuheben sind Mischungen aus Endlosglasfasern und Polyesterharz als Bindemittel, die sich durch hohe Festigkeit und Formbeständigkeit auszeichnen.

#3 Beständigkeit

GFK-Bauteile sind bekannt für ihre hohe Beständigkeit gegen viele Umwelteinflüsse und Materialien, was sie besonders robust macht. Sie haben einige bemerkenswerte Eigenschaften, wie z.B:

UV- und Witterungsbeständigkeit: GFK ist beständig gegen Sonnenlicht, Wind, Regen, Schnee und sogar Salzwasser in Meeresnähe.

Hitzebeständigkeit: Nach dem Aushärten behält GFK auch bei hohen Temperaturen seine Form.

Korrosionsbeständigkeit: Da GFK nicht korrodiert, ist es ideal für den Einsatz im Freien.

Chemische Beständigkeit: GFK ist gegen viele Chemikalien beständig, darunter Flüssigdünger in der Landwirtschaft oder verschiedene Säuren in der chemischen Industrie.

Darüber hinaus sind GFK-Teile in der Regel thermisch und elektrisch isolierend, was sie für Anwendungen prädestiniert, bei denen Metall nicht eingesetzt werden kann.

Typische Anwendungsbereiche von GFK?

Glasfaserverstärkte Kunststoffe sind wahre Alleskönner, die aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften nicht nur im Brückenbau und in der Brückensanierung eingesetzt werden können. Wo werden GFK sonst noch im Bauwesen eingesetzt? Einige Anwendungsbeispiele sind

• Yachthafen, sowohl an der Küste als auch an Binnengewässern, verwenden GFK für den Bau und die Sanierung ihrer Stege.
• GFK wird in der Eisenbahninfrastruktur für Konstruktionsprofile, Gitterrostsysteme und Bahnsteige verwendet.
• GFK-Auskleidungen werden bei der Sanierung von Betonbauwerken eingesetzt, z. B. in Sedimentationsbecken von Kläranlagen, als Auskleidung von Schwimmbecken oder als Bodenbelag in der Chemie- und Lebensmittelindustrie.
• Auch im Vogelschutz wird GFK eingesetzt.
• Im konstruktiven Ingenieurbau wird es für Podeste, Treppen etc. eingesetzt.
• Öffentliche und private Bauherren beauftragen auf Verbundwerkstoffe spezialisierte Unternehmen mit der Sanierung von GFK-Brücken.

Fazit

GFK als Verbundwerkstoff bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten. Durch eine geschickte Auswahl der Kunststoffmatrix und geeigneter Herstellungsverfahren kann der Werkstoff individuell an die Anforderungen verschiedener Anwendungen angepasst werden. Die Vorteile liegen auf der Hand. Vor allem finanzielle Aspekte können ausschlaggebend sein, wenn es darum geht, GFK in die eigenen Fertigungsprozesse zu integrieren: Die zunächst höheren Materialkosten werden schnell durch Einsparungen bei Bearbeitung, Transport und Wartung ausgeglichen.