CARBON: Die materialtechnische Revolution in der Wehrtechnik!

Die Wehrtechnik steht kurz vor der materialtechnischen Revolution, welche zu stärkeren, leichteren und beständigeren Komponenten führen soll. Der Schlüssel zu dieser Revolution sind Verbundwerkstoffe. Diese Werkstoffe eröffnen eine Vielzahl an neuen Möglichkeiten.

Metalle, wie Stahl und Aluminium-Legierungen, galten lange als Antwort auf die Anforderungen der Wehrtechnik. Wer jedoch langfristig erfolgreich sein und bleiben will, sollte sich den neuen Technologien nicht verschließen, denn Zeiten ändern sich und das weiß auch der Wettbewerb. Dabei können durch die nötige Erfahrung und das entsprechende Know-How im Bereich Wehrtechnik Fehler in der Entwicklung vorab vermieden und die Entwicklungsdauer wesentlich verkürzt werden.

An dieser Stelle kommt die Hintsteiner Group ins Spiel

Das Unternehmen beschäftigt sich als Zulieferer mit der Entwicklung und Produktion von wehrtechnischen Leichtbaukomponenten aus Faserverbundwerkstoffen. Dabei müssen Komponenten für die Wehrtechnik die Faktoren Sicherheit, Beständigkeit, Belastbarkeit und Leichtigkeit vereinen.  Vor allem aber die Reduktion des Gewichts zählt heutzutage zu den Schlüsselanforderungen moderner Entwicklungen in der Wehrtechnik. Aufgrund dessen wird innovativen Faserverbundwerkstoffen, wie Carbon, Aramid, Basalt, Vectran oder Zylon immer mehr Aufmerksamkeit zu teil.  Einhergehend damit rückt auch der Einsatz von Strukturbauteilen aus Composites vermehrt in den Fokus. Warum es sich in der Wehrtechnik lohnt auf Leichtbaukonstruktionen aus Carbon umzusteigen, ist dabei einfach erklärt:

Enorme Gewichtsreduktion mit einhergehender Mobilitätserhöhung

Im Motorsport sind die Vorzüge von Composites längst bekannt und tausendfach bewährt. Der Einsatz von Carbon ermöglicht nicht nur die Realisierung von aerodynamischen Formen, welche mit anderen Werkstoffen und Verfahren kaum herstellbar sind, sondern auch eine deutliche Reduktion des Teile- und Gesamtgewichts.

• Gewichtsreduktion im Vergleich zu Aluminium-Komponenten bis zu 50%
• Gewichtsreduktion im Vergleich zu Stahl-Komponenten sogar bis zu 80%

Demnach setzt Carbon die gewichtstechnische Messlatte mit einer Dichte von 1,5 g/cm³ gegenüber von Aluminium mit 2,8 g/cm³ und Stahl mit 7,8 g/cm³ deutlich nach unten.

In der Wehrtechnik kommt dieser Materialvorteil nicht nur bei Ausrüstungskomponenten, sondern auch bei Nutzfahrzeugen, Launcher-Systemen, Elektrooptik sowie Plattformen zum Tragen. Die Gewichtsreduktion durch Leichtbauteile aus Carbon ermöglicht dabei eine raschere Beschleunigung, größere Agilität, höhere Präzision, kürzere Bremswege und deutliche Einsparungen bei den Treibstoffkosten. Zudem ist militärische Infrastruktur, wie auch Soldatenequipment leichter zu transportieren und hantieren. Die Mobilität von Einsatztruppen wird somit wesentlich gesteigert!

Einzigartige Formen und Designs

Als hochinnovative Werkstoffe vergrößern Composites den Konstruktions- und Design-Spielraum und damit die Innovationskraft. Im Gegensatz zu klassischen Fertigungsverfahren und Materialien sind komplexe Geometrien, wie Hinterschneidungen mit Faserverbundtechnologie vergleichsweise einfach zu realisieren. Beschränkungen durch die Einhaltung von Biegeradien oder Wandstärken werden bei der Arbeit mit Carbon ebenso wenig zum Problem, wie der Zwang zur Anwendung von Rippenkonstruktionen. Zudem können technische Bauteilkomponenten, wie Gewindeeinsätze oder Passhülsen, direkt in den Fertigungsprozess integriert werden und bedürfen keiner aufwändigen Nacharbeit.

• Funktionalisierung von Bauteilen durch die direkte Integration von technischen Elementen (Hülsen, Inserts, Kühlmittelleitungen, …)

Neue Standards setzen Composites aber auch in Hinblick auf die Bauteilgröße: Denn bei der Fertigung von Carbonkomponenten anhand der Prepreg-Autoklaven-Technik können größere Komponenten realisiert werden, als im Feingussverfahren. Auch die Anzahl der für Wärmeausdehnung anfälligen Schweißverbindungen reduziert sich somit deutlich.

Extremes Durchhaltevermögen unter extremsten Bedingungen

Faserverbundwerkstoffe überzeugen aber nicht nur hinsichtlich ihres Gewichts, auch ihre Beständigkeit und Belastbarkeit machen sie zum idealen Werkstoff für Wehrtechnikkomponenten: Carbon ist nicht nur vier Mal belastbarer als Aluminium, sondern zeichnet sich insgesamt auch durch eine hohe Steifigkeit und Schwingfestigkeit, eine kaum messbare Wärmeausdehnung (von 10-6*K-1) sowie einer hohen Dauertemperatur– und Korrosionsbeständigkeit aus.

Composites eignen sich daher perfekt für den Einsatz in Umgebungen mit widrigen Bedingungen und großen Temperaturschwankungen, aber auch für Marine-Komponenten, die in ständigem Kontakt mit Salzwasser stehen.

• kaum messbare Wärmeausdehnung (von 10-6*K-1)
• Hohe Schwingfestigkeit
• Korrosionsbeständig

Dass kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe kein Dauerbruchverhalten wie Aluminium aufweisen, das bei Dauerbelastung zu Sprüngen tendiert, ist daher nur ein weiteres Argument, das für die Fertigung aus Composites spricht. Auch Beschuss verkraftet Carbon besser als Metallguss. Während sich in letzterem rasch Risse um entstandene Löcher bilden, sind Composites-Bauteile auch in diesem Fall gegen Bauteilversagen gewappnet und wieder instandsetzbar.

Erhöhte Lebensdauer durch chemische Resistenz

Auch die chemische Beständigkeit des Materials spricht für dessen Einsatz in der Wehrtechnik. Carbon ist demnach weitestgehend resistent gegen aggressive Chemikalien und Korrosion, was zu einer erhöhten Lebensdauer der unterschiedlichsten wehrtechnischen Komponenten führt. Beständig zeigen sich kohlefaserverstärkte Kunststoffe somit gegenüber von ätzenden Substanzen wie Phosphor- und Essigsäure, Schwefeldioxidgas trocken, Methanol, Ethanol, Chloroform, Mineralölen, Benzin und Salzsäure.

• Chemisch Beständig gegen aggressive Medien
• Biokompatibilität

Zudem ist Carbon biokompatibel. Die Biokompatibilität bezeichnet den nicht vorhandenen negativen Einfluss von Werkstoffen auf Lebewesen und ihre Umgebung. Diese Eigenschaft ist vor allem bei Komponenten, welche von Einsatzkräften nahe am Körper getragen werden von großer Bedeutung.

Belastungserprobt durch Einsatz in Hochleistungsbranchen

In technologisch fortschrittlichen Branchen wie dem Motorsport, der Luftfahrt und der High End-Automobilindustrie gilt Carbon bereits als Schlüsselwerkstoff des 21. Jahrhunderts. Innovative Unternehmen aus dem Bereich Wehrtechnik können deshalb aus einem breiten Spektrum an Erfahrungswerten ähnlich belastungsorientierter Anwendungsfelder schöpfen.

• Erprobter Einsatz in innovativen Branchen, wie dem Motorsport und der Luftfahrt

Ob Wissen um leichte und formstabile Bauteile mit sehr guten Brandeigenschaften aus der Zivilluftfahrt oder Expertise zu sicherheitsrelevanten Strukturbauteilen aus dem Rennsport. Die Übernahme erprobter Konstruktions- und Fertigungsprozesse in die Wehrtechnik eröffnet ein enormes Innovationspotential.

Unbegrenzte Einsetzbarkeit

Seit geraumer Zeit schon profitiert die Wehrtechnik, aufgrund der zuvor beschriebenen Eigenschaften, stark von dem innovativen Werkstoff Carbon. Diese Eigenschaften haben ebenso zur Folge, dass das Material innerhalb der Wehrtechnik breit gestreut eingesetzt werden kann. Von Plattformen und Strukturen für Raketen- und Launchersysteme, über Komponenten für militärische Transportmittel, bis hin zur Ausrüstung für Soldaten und der militärischen Infrastruktur – Carbon findet vielseitig Anwendung. Diese universelle Einsetzbarkeit von Carbon ist somit ein weiterer positiver Grund, welcher für den Einsatz des Werkstoffes in der Wehrtechnik spricht.

Fazit: Die Trendwende im materialtechnischen Bereich der Wehrtechnik ist eingeläutet!

Die Vorzüge von Composite-Materialien sprechen für sich und finden nach jahrzehntelanger erfolgreicher Anwendung in Hochtechnologie-Branchen nun auch Einzug in die Wehrtechnik. Bei einer optimalen fasergerechten Konstruktion und fundiertem Fertigungs-Know-How können sie klassischen Werkstoffen, wie Stahl und Aluminium-Legierungen, mehr als nur die Stirn bieten und  lösen letztendlich den Zielkonflikt zwischen den Faktoren Sicherheit, Beständigkeit, Belastbarkeit und Leichtigkeit auf innovative Weise.

Hintsteiner Group

Die Hintsteiner Group ist Österreichs führender Hersteller für Prototypen- und Kleinserienfertigung aus  Carbon und Kunststoffen. Rund vier Jahrzehnte Erfahrung in Entwicklung und Fertigung hochqualitativer Leichtbauteile und das technologieübergreifende Know-How machen das Unternehmen zum verlässlichen und innovationsstarken Partner für namhafte und führende Unternehmen in der Wehr- und Sicherheitstechnik.

Aufgrund der fortschreitenden Entwicklungstätigkeiten zum Thema Leichtbau in der Wehrtechnik ist dieser Sektor mittlerweile der Größte den das Unternehmen Hintsteiner bedient. Von Komponenten für Militärfahrzeuge, über die Ausrüstung von Soldaten, bis hin zu Plattformen und Strukturen entwickelt und produziert das Unternehmen Komponenten für unterschiedlichste wehrtechnische Anwendungen.

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