Wenn Sie nur eine Tabelle lesen, dann diese — wählen Sie zuerst nach Aufgabe, dann prüfen Sie die Zahlen.
| Wenn Ihr Teil… | Wählen | Warum |
|---|---|---|
| Trägt vor allem Last entlang seiner Länge | pultrudiertes Carbonrohr | Jede Faser verläuft axial — bei weitem die höchste Steifigkeit und Festigkeit pro Euro |
| Biegt und verdreht zugleich | rollgewickeltes Carbonrohr | Mehrlagen-Laminat trägt Biegung, Torsion und Ringlast gemeinsam |
| Braucht Gewinde, Schweißen, feste Montagepunkte | Aluminiumrohr | Metall nimmt Gewinde, Schweißnaht und Klemme auf; Carbon nicht |
| Muss vor allem leicht bleiben | rollgewickeltes Carbonrohr | Dünnste sinnvolle Wand mit mehrachsiger Festigkeit — bestes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis |
| Kosten zählen mehr als Leistung | Aluminiumrohr | Niedrigste Stückkosten, keine Werkzeuge, überall leicht ersetzbar |
| Muss Wärme abführen oder Strom leiten | Aluminiumrohr | Carbonfaser ist ein Isolator — nehmen Sie Metall, wenn Wärme oder Strom fließen müssen |
Carbonfaser ist nur entlang der Faser stark. Wie die Fasern in der Rohrwand liegen, entscheidet alles: Steifigkeit, Versagensart und Preis.
Eine einheitliche Metalllegierung. Sie ist isotrop — gleiche Festigkeit in jede Richtung, weshalb Ingenieure sie für unbekannte oder gemischte Lasten vertrauen. Bei Überlast biegt und beult es sich, bevor es bricht, und warnt sichtbar.
Faserbündel werden durch ein beheiztes Werkzeug gezogen, sodass praktisch alle Fasern entlang der Rohrachse verlaufen. Hervorragende axiale Steifigkeit und Festigkeit, aber wenig Widerstand gegen Quetsch- oder Torsionskräfte — Seitenschläge spalten es meist längs.
Prepreg-Lagen werden in Schichten von 0°, ±45° und 90° auf einen Dorn gewickelt und unter Druck ausgehärtet. Jede Lage trägt eine andere Last: axiale Biegung, Torsion und Ringfestigkeit. Langsamer zu fertigen, in jeder Richtung besser.
Typische Werte für gängige Qualitäten. Genaue Werte hängen von Aufbau, Wanddicke und Durchmesser ab — fragen Sie nach einem Datenblatt für eine Größe.
| Eigenschaft | Aluminium 6061-T6 | Pultrudiertes Carbon | Rollgewickeltes Carbon |
|---|---|---|---|
| Dichte | 2,70 g/cm³ | ~1,55 g/cm³ | ~1,55 g/cm³ |
| Elastizitätsmodul | 69 GPa | 120+ GPa (axial) | 70–120 GPa (nach Laminat) |
| Zugfestigkeit | ~310 MPa | Sehr hoch (axial) | Hoch, mehrachsig |
| Lastrichtung | Gleich in alle Richtungen | Nur axial, eigentlich | Axial + torsional + Ring |
| Schlagverhalten | Beult, warnt vor Bruch | Spröde, kann spalten | Zäher, Lagen stoppen Risse |
| Ermüdungsfestigkeit | Durch Kerben begrenzt | Hervorragend bei axialer Zyklenlast | Hervorragend bei richtigem Laminat |
| Thermisch / elektrisch | Beides leitend | Isolierend (außer Zwischenlage) | Isolierend (außer Zwischenlage) |
| Bearbeitung & Fügen | Bohren, Gewinde, Schweißen, leicht schneiden | Schneiden & kleben; franst an Schnittkanten | Schneiden & kleben; beste Maßhaltigkeit |
| Stückkosten | Niedrig | Mittel | Höher |
Pneumatische und hydraulische Zylinder, Maschinengestelle und Schutze, Kühlkörper- und Wärmetauscherteile, günstige Prototypen und DIY-Bauten — alles, was Schweißen, Gewinde oder Standardbeschläge braucht.
Linearführungen und leichte Wellen, Teleskopstangen, Kamerastativbeine, Zelt- und Kitestäbe, preiswerte Drohnenarme, Fachwerkträger und Aussteifungen — Teile, deren Last klar axiale Zug- oder Drucklast ist.
FPV-Renn-Drohnenarme, Robotik- und Cobot-Glieder, CNC-Portalbalken, Fahrradrahmen und -sattelstützen, Golfschäfte, Angelruten, Kamera-Ausleger und Gimbalgriffe — alles, was sich biegt und verdreht und dabei leicht bleibt.
Für Teile, die Stöße aushalten müssen, kombinieren wir oft ein Carbonrohr mit Aluminium-Endbeschlägen, geklebten Inserts oder Manschettenklemmen. Sie behalten das Gewichtsplus über die Spannweite, und das Metall nimmt die konzentrierten Lasten an den Verbindungen auf.
Ein pultrudiertes Rohr wird durch eine beheizte Matrize gezogen, sodass nahezu alle Fasern axial verlaufen — sehr hohe axiale Steifigkeit und Festigkeit bei niedrigen Kosten, aber wenig Widerstand gegen Druck und Torsion. Ein wickelgewickeltes Rohr besteht aus Prepreg-Lagen bei 0, ±45 und 90 Grad und nimmt Biegung, Torsion und Umfangslast gemeinsam auf. Wickeln kostet mehr, eignet sich aber für komplexe, mehrachsige Lasten.
Nein. Carbon gewinnt bei steifigkeitsbezogenem Gewicht und Ermüdungsfestigkeit und korrodiert nicht. Aluminium gewinnt bei Gewinden, Schweißnähten, festen Montagepunkten, Wärmeabfuhr, elektrischer Leitfähigkeit oder niedrigstem Stückpreis, und wenn das Teil im Betrieb verbeult werden kann.
Das empfehlen wir nicht. Gewinde in eine dünne Carbonwand reißen leicht aus, und direkt gegen das Rohr geklemmte Schrauben können es quetschen. Standardlösungen sind geklebte Metallinserts, Spreizklemmen, Muffenverbindungen oder Strukturkleber. Auslegung der Verbindung für den Verbund, nicht nach Aluminiumdetail.
Die Dichte des Carbonverbunds liegt bei etwa 1,55 g/cm³ gegenüber 2,70 g/cm³ bei Aluminium — rund 40% weniger bei gleichem Volumen. Da Carbon auch mehr Last pro Gewicht trägt, fallen reale Ersatzteile oft 40% bis 60% leichter bei gleicher Steifigkeit.
Wickelgewickelt. Drohnenarme und Roboterlenker sehen gleichzeitig Biegung, Torsion und Crashlast — genau die Bedingung, die ein unidirektionales Pultrusionsrohr am schlechtesten beherrscht. Der mehrachsige Aufbau widersteht dem Aufspalten und bietet besseres Crashüberleben.
Carbonfaser leitet entlang der Fasern, die Epoxidmatrix gar nicht — insgesamt ist ein Carbonrohr viel schlechter leitend als Aluminium und in den meisten Auslegungen praktisch ein Isolator. Verlassen Sie sich nicht darauf für Erdung oder Kühlung, und bedenken Sie die galvanische Aggressivität bei direktem Verschrauben mit Metall.
Ja, und das ist oft die beste Lösung: das Carbonrohr für die Spanne zur Gewichtsersparnis, Aluminium oder geklebte Inserts an den Verbindungen mit konzentrierten Lasten. Trennen Sie beide Werkstoffe durch eine Barriereschicht oder Klebefilm gegen Kontaktkorrosion.
