Leichter Panzer durchbricht die Wellen: Wie mehrachsige Kohlenstofffasergewebe die Schiffbauindustrie neu gestalten

Ein Segelboot mit einem Rumpf, der nur 28 Kilogramm wiegt, kann bei Wind die Wellen durchschneiden und bleibt dabei so stabil wie ein Fels. Haben Sie sich jemals gefragt, warum Kohlenstofffasern den Sprung vom Luft- und Raumfahrtsektor in den Schiffbau geschafft haben und sich rasch zu einer Standardausstattung hochwertiger Wasserfahrzeuge entwickelt haben?

Die Antwort könnte in dieser Zahl liegen: eine Gewichtsreduktion von mehr als 20 % im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumlegierungsstrukturen. Wenn eine 34 Meter lange Passagierfähre ein Fünftel ihres Gewichts abwerfen kann, führt dies nicht nur zu einer höheren Geschwindigkeit, sondern auch zu einem deutlich geringeren Energieverbrauch und einer spürbar verlängerten Reichweite. Das ist die Attraktivität von mehrachsigen Kohlenstofffasergeweben in der maritimen Industrie.

Umfassende Anwendung in der maritimen Industrie: Die „Navigationskarte“ für mehrachsige Kohlenstofffasern

Dank ihrer überlegenen Leistungsfähigkeit haben sich kohlenstofffaserverstärkte Mehrachs-Gewebe in den Kernstrukturen, Schlüsselkomponenten und unterstützenden Einrichtungen des Schiffbaus weit verbreitet – und zwar für die gesamte Bandbreite von Schiffstypen, darunter Yachten, Passagierfähren, Handelsschiffe und Spezialschiffe.

Rumpf und Aufbau: Leicht und langlebig, konzipiert, um die gesamten Anforderungen des Schiffes zu erfüllen

Der Rumpf ist die zentrale tragende Struktur eines Schiffes und stellt den am weitesten verbreiteten Einsatzbereich anwendung von kohlenstofffaserverstärkten Mehrachs-Geweben dar.

(1) Luxusyachten / Segelyachten: Hochwertige europäische Yachten (wie die norwegische „Vision Of The Fjords“) nutzen kohlenstofffaserverstärkte Mehrachs-Gewebe kohlefasergewebe zur Herstellung von 41 Meter langen Kohlenstofffaser-Rümpfen, die mittels Vakuum-Infusion als einheitliches Bauteil gefertigt werden. Dadurch verringert sich das Gewicht um mehr als 40 %, die Geschwindigkeit steigt, der Kraftstoffverbrauch sinkt und die Widerstandsfähigkeit gegen Wind und Wellen verbessert sich deutlich.

(2) Hochgeschwindigkeits-Passagierfähren: Großregion Guangdong–Hongkong–Macao: Die „New Pearl 3“ (500-Passagier-Kapazität) und die „New Pearl 39“ (400-Passagier-Kapazität) sind vollständig aus inländisch hergestellten mehrachsialen Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen der T700-Klasse gefertigt. Im Vergleich zu Schiffen aus Aluminiumlegierung sind sie um über 20 % leichter und bieten bei rein elektrischem Antrieb eine um 40 % höhere Reichweite. Sie können sicher bei Windstärken bis zur Beaufort-Skala 8 navigieren und arbeiten emissionsfrei.

(3) Hochgeschwindigkeits-Patrouillenboote / Militärschiffe: Ein bestimmtes Modell eines Hochgeschwindigkeits-Patrouillenboots verwendet mehrachsiale Kohlenstofffaser anstelle von Stahlplatten, wodurch sich das Gesamtgewicht um 32 % verringert, die Geschwindigkeit um 18 % steigt und die Kraftstoffeffizienz um 21 % verbessert wird. Gleichzeitig sinkt der Aufwand für Korrosionsschutzmaßnahmen und die gesamten Lebenszykluskosten reduzieren sich um 40 %.

Deck, Schotten und strukturelle Komponenten: Ermüdungsbeständigkeit, geringerer Wartungsaufwand

Decks und Schottwände sind ständig Fußverkehr, Ladegutbelastung und Wellenschlag ausgesetzt, wodurch sie anfällig für Rissbildung und Korrosion sind. Decks und Schottwände aus mehrachsiger Kohlenstofffasermatte bieten eine hohe Steifigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit; sie zeigen nach 10 Jahren keinerlei Korrosionserscheinungen, und die Wartungskosten liegen um 60 % unter denen von Stahlkomponenten.

Spezialisierte kritische Komponenten: Leichtbau-Design, verbesserte Leistung

(1) Wasserdichte Bugstrahlruderabdeckung: Ein weltweit erstes Produkt der Firma Shanghai Huzhou mit einer mehrachsigen Kohlenstofffaser-/Waben-Sandwichstruktur und einer spezifischen Dichte von nur 1 (schwimmfähig im Wasser). Das Gewicht beträgt nur ein Fünftel dessen vergleichbarer ausländischer produkte , erfüllt jedoch die Festigkeitsanforderungen für Tauchtiefen von 15–25 Metern. Es wurde von der Mediterranean Shipping Company (MSC) übernommen und bereits auf 24 Containerschiffen installiert, wodurch die Kosten für Werftwartungen deutlich gesenkt werden.

(2) Kohlenstofffaser-Hydrofoils: Der VS-9-Katamaran verfügt über dreidimensional gewebte Kohlenstofffaserschwerter mit einer Spannweite von 3,2 Metern und einem Gewicht von nur 18 kg (im Vergleich zu 55 kg bei herkömmlichen Schwertern aus Aluminiumlegierung). Diese Konstruktion verbessert die Ansprechzeit auf den Bereich von 0,1 Sekunden und verlängert die Ermüdungslebensdauer auf 8–10 Jahre.

(3) Drehsegel: Eine Kernkomponente von windunterstützten Antriebssystemen für Seeschiffe, hergestellt mittels eines mehrachsialen Kohlenstofffaser-Wickel- und Pressformverfahrens. Diese Technologie behebt die Nachteile herkömmlicher metallischer Drehsegel – insbesondere ihr hohes Gewicht, ihre Korrosionsanfälligkeit und ihre schlechte aerodynamische Leistung – und kann den Kraftstoffverbrauch eines Schiffes um mehr als 30 % senken, wodurch sie zur Dekarbonisierung des Schiffsverkehrs beiträgt.

Innenraum und Ausstattung: Leichtbauweise, flexibel und effizient

Mehrgliedrige Kohlenstofffasergewebe werden für Schiffsausstattungen, Möbel und Gerätemontagen verwendet. Diese Materialien sind leichtgewichtig, einfach zu verarbeiten und bieten eine hohe Gestaltungsfreiheit. Sie ermöglichen eine modulare Installation, reduzieren das Gewicht der Aufbauten, verbessern die Stabilität des Schiffes und schaffen ein hochwertiges Erscheinungsbild.

Warum entscheiden sich erstklassige Boote für mehrgliedrige Kohlenstofffasern?

1. Extrem leichte Konstruktion für blitzschnelle Geschwindigkeit
2. Korrosionsbeständige und wartungsfreie Konstruktion
3. Präzise Kraftverteilung für erhöhte strukturelle Festigkeit

Weinuo Composites? Ein seltenes privates Unternehmen in China, das sich auf mehrgliedrige Kohlenstofffasern spezialisiert hat

Der Bereich der mehrgliedrigen Kohlenstofffasergewebe war lange Zeit von ausländischen Branchenführern dominiert. Zhangjiagang Weinuo Composite Materials Co., Ltd. gehört zu den wenigen privaten Unternehmen in China, die in der Lage sind, mehrgliedrige Kohlenstofffasergewebe eigenständig zu entwickeln und in Serie herzustellen.

Gegründet im Jahr 2015 und mit Sitz in Zhangjiagang, Jiangsu, ist Weinuo seit über einem Jahrzehnt intensiv in der Kohlenstofffaserindustrie tätig:

(1) Produktionskapazität: Monatliche Produktion von 500.000 Quadratmetern Kohlenstofffasergewebe, 100.000 Quadratmetern Einrichtungsgewebe (Unidirectional Fabric), 3 Millionen Quadratmetern Prepregs und 100.000 Platten aus Kohlenstofffaser.

(2) Ausrüstung: Das Unternehmen betreibt 30 moderne Webmaschinen, 15 Prepreg-Produktionslinien, 1 Einrichtungswarpstrickmaschine, 10 Heißpressen sowie 80 CNC-Fräsmaschinen.

(3) Technisches Know-how: Wir halten über 20 Erfindungspatente und sind nach ISO 9001 zertifiziert.

(4) Produktpalette: Unser Sortiment umfasst verschiedene Spezifikationen wie 1K, 3K, 6K und 12K und reicht von Kohlenstofffasergeweben und Einrichtungsgeweben (Unidirectional Fabrics) über Prepregs bis hin zu Platten aus Kohlenstofffaser.

Die Produkte von Weinuo werden breit in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Photovoltaik, Marine, Schienenverkehr, Automobilteile, Sportgeräte, Drohnen, medizinische Geräte und anderen Feldern eingesetzt.

Hervorzuheben ist, dass Weinuo „maßgeschneiderte“ Lösungen basierend auf den Kundenanforderungen anbietet und Komplettleistungen von der Gewebeherstellung bis zur Prepreg-Produktion bereitstellt. Das bedeutet, dass Weinuo in der Lage ist, unverzüglich auf Anfragen zu reagieren – sei es für großformatige Multiaxialgewebe für maritime Anwendungen oder für kundenspezifische Lagen mit besonderen Winkeln.