CFK vs. GFK: Welcher Werkstoff ist der richtige für Ihr Projekt?

Zwei Faserverbundwerkstoffe im Vergleich

Wenn es leicht und trotzdem fest sein soll, fällt die Wahl oft auf einen Faserverbundwerkstoff. Am häufigsten sind CFK (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, auch Carbon genannt) und GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff). Beide bestehen aus Fasern, die in einen Kunststoff eingebettet sind, unterscheiden sich aber deutlich in Gewicht, Steifigkeit, Preis und Verhalten. In diesem Ratgeber stellen wir Ihnen beide Werkstoffe mit ihren Vor- und Nachteilen vor und zeigen, wo sie typischerweise eingesetzt werden.

Was ist CFK?

CFK besteht aus Kohlenstofffasern, die in einen Kunststoff, meist Epoxidharz, eingebettet sind. Die Fasern sind sehr dünn und extrem zugfest und steif. Das Harz hält sie in Form und überträgt die Kräfte zwischen ihnen. Wie sich ein CFK-Teil verhält, hängt stark davon ab, wie die Fasern darin verlaufen. Mehr dazu lesen Sie in unserem Ratgeber Der Verlauf der Fasern bei CFK-Materialien.

Vorteile CFK

• Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht: CFK ist sehr leicht und dabei sehr belastbar. Deshalb wird es überall dort eingesetzt, wo jedes Gramm zählt.
• Sehr hohe Steifigkeit: CFK verformt sich unter Last kaum. Das ist besonders bei langen, schlanken Bauteilen wie Rohren und Auslegern ein Vorteil.
• Korrosionsfest: CFK selbst rostet nicht und ist gegen Feuchtigkeit unempfindlich.
• Ermüdungsfest: Auch bei häufig wechselnder Belastung hält CFK sehr lange.

Nachteile CFK

• Hoher Preis: Die Herstellung der Kohlenstofffasern ist aufwendig und energieintensiv.
• Sprödes Bruchverhalten: CFK verformt sich vor dem Bruch kaum, sondern bricht bei Überlast ohne Vorwarnung. Schläge und punktuelle Stöße verträgt es schlecht.
• Schwierige Reparatur: Beschädigte CFK-Teile lassen sich nur mit viel Erfahrung reparieren und werden meist ersetzt.
• Elektrisch leitend: CFK leitet Strom und schirmt Funksignale ab.
• Kontaktkorrosion an Aluminium: Liegt CFK direkt an Aluminium, korrodiert das Aluminium, sobald Feuchtigkeit dazukommt. Eine isolierende Zwischenlage, etwa eine Kunststoffscheibe, verhindert das.
• Staub beim Bearbeiten: Beim Sägen, Bohren und Fräsen entsteht feiner, leitfähiger Staub, der abgesaugt werden muss. Wie Sie CFK sauber bearbeiten, lesen Sie in unserem Ratgeber CFK Bearbeitung.

Was ist GFK?

GFK ist ebenfalls ein Kunststoff, meist Polyester- oder Epoxidharz, der mit Fasern verstärkt ist, hier mit Glasfasern. Glasfasern sind günstiger als Kohlenstofffasern und dehnbarer, dafür schwerer und weniger steif.

Vorteile GFK

• Günstig: GFK kostet deutlich weniger als CFK und eignet sich daher auch für große Bauteile und Serien.
• Schlagzäh: GFK verformt sich stärker, bevor es bricht, und verträgt Stöße und Schläge besser als CFK.
• Korrosionsfest: Wie CFK rostet GFK nicht und eignet sich für feuchte Umgebungen.
• Elektrisch isolierend: GFK leitet keinen Strom und lässt Funksignale durch. Das macht es für Gehäuse, Abdeckungen und Isolierteile interessant.
• Einfacher zu reparieren: Kleinere Schäden lassen sich oft mit Harz und Glasfasermatte ausbessern.

Nachteile GFK

• Schwerer: Bei gleicher Leistung ist ein GFK-Teil schwerer als ein CFK-Teil.
• Weniger steif: GFK biegt sich unter Last deutlich stärker durch als CFK. Für steife, leichte Konstruktionen ist es weniger geeignet.
• Weniger ermüdungsfest: Bei häufig wechselnder Belastung, etwa durch Vibrationen, ermüdet GFK schneller als CFK.

CFK und GFK im Vergleich

Typische Einsatzgebiete

CFK finden Sie überall dort, wo es auf geringes Gewicht und hohe Steifigkeit ankommt:

• Luft- und Raumfahrt, Motorsport und hochwertige Fahrräder
• Drohnen, Modellbau und Roboterarme
• Bewegte Teile in Maschinen, etwa Portale und Ausleger, bei denen jedes Gramm weniger schnellere Bewegungen erlaubt

GFK wird eingesetzt, wenn der Preis zählt oder elektrische Isolierung gefragt ist:

• Bootsbau, Behälter, Rohre und Bauteile im Bauwesen
• Gehäuse, Abdeckungen und Platinen in der Elektrotechnik
• Fahrzeugteile, bei denen geringe Kosten wichtiger sind als minimales Gewicht