Der Modul zählt. Balkentheorie. Steife Konstruktionen.
Werkstoffwahl für steife Strukturen. Die Steifigkeit ist Modul mal Flächenträgheitsmoment. Mit Werkstoffen hohen Moduls lassen sich dünnere, dennoch steife Strukturen bauen.
Werkstoffauswahl nach Steifigkeit
Nach Modul: Keramik, Stahl, Titan, Gusseisen, Aluminium, Magnesium, technische Kunststoffe und zuletzt Massenkunststoffe.
Grundprinzipien.
Bezugsmodul
Kohlenstoffstahl hat unter den gängigen Werkstoffen den höchsten Modul.
Schwingungsdämpfung
Gusseisen dämpft gut und bleibt dabei ordentlich steif.
Steif und leicht
Titan hat 55 % des Moduls und 56 % der Dichte von Stahl.
Leicht, weniger steif
Aluminium hat 35 % des Moduls von Stahl.
Am leichtesten, mit niedrigem E
Die geringste Dichte, aber eben auch ein niedriger Modul.
Anisotrop
Bei Verbundwerkstoffen richtet sich die Steifigkeit nach der Faserrichtung.
Der steifste Kunststoff
PEEK gehört zu den steifsten technischen Kunststoffen.
E = 8-12 GPa
Glasfasern verdreifachen den Modul von Kunststoff.
Bauwesen
Steifer Werkstoff im Maßstab des Bauwesens.
Häufige Fragen
Nach Modul: Keramik, Stahl, Titan, Gusseisen, Aluminium, Magnesium, technische Kunststoffe und zuletzt Massenkunststoffe.
Ein Maß für Steifigkeit je Masse. Stahl und Aluminium liegen fast gleichauf; Beryllium und Verbundwerkstoffe führen.
Die Abmessung geht in der dritten Potenz ein und wiegt weit schwerer als der Modul. Doppelte Dicke bringt die achtfache Steifigkeit, ein Werkstoffwechsel höchstens das Dreifache.
Kohlefaser ist in Faserrichtung steif und quer dazu schwach. Für ein ausgewogenes Laminat legen Sie 45° zusammen mit 0/90° auf. Eine hochwertige Anwendung.
Unverstärkt sind PEEK, PEI und PSU am steifsten. Mit Glasfaser steigt der Wert um das 3- bis 5-fache, mit Kohlefaser noch weiter.
Stahl ist das günstigste steife Metall. Aluminium kostet weniger, ist aber weniger steif. Verbundwerkstoffe sind teuer, haben dafür einen hohen spezifischen Modul.
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