Carbon für optische und messtechnische Anwendungen

Präzision trifft Leichtbau

Höchste Anforderungen an Materialien Bauteile im Präzisionsbereich

Idealer Werkstoff: Carbonfaserverstärkter Kunststoff

In optischen Systemen und messtechnischen Anwendungen sind Maßhaltigkeit, thermische Stabilität und Schwingungsverhalten entscheidend. Schon kleinste Formänderungen oder Vibrationen können die Genauigkeit und Zuverlässigkeit eines Systems erheblich beeinträchtigen. Klassische Werkstoffe wie Aluminium oder Stahl stoßen hier schnell an ihre physikalischen Grenzen – vor allem dann, wenn zusätzlich das Gewicht reduziert oder das System mobil ausgelegt werden soll.

Carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK) hat sich als idealer Werkstoff für diese Anforderungen etabliert. Er kombiniert höchste Steifigkeit mit geringem Gewicht und hervorragender Temperaturstabilität – genau die Eigenschaften, die in der Präzisions- und Messtechnik gefragt sind.

Anforderungen an Bauteile für optische und messtechnische Systeme

Carbon: Für hochpräzise und anspruchsvolle Systeme.

Typische Einsatzbereiche wie optische Justiersysteme, Messrahmen oder Sensorgehäuse stellen ganz bestimmte Anforderungen an das eingesetzte Material:

Thermische Maßstabilität: Minimale Ausdehnung bei Temperaturänderungen
Höchste Eigensteifigkeit: Keine Verformung unter Last oder Eigengewicht
Geringes Gewicht: Besonders relevant für mobile oder bewegte Systeme
Schwingungsdämpfend: Reduktion von Mikrovibrationen für exakte Messergebnisse
Nicht-magnetisch und chemikalienresistent: Einsatz in sensiblen Umgebungen möglich
Langfristige Formbeständigkeit: Auch bei wechselnden Einsatzbedingungen

Was Carbon besonders macht – Eigenschaften, die überzeugen

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) bieten ein außergewöhnliches Eigenschaftsprofil, das klassische Materialien wie Aluminium oder Stahl in vielen Bereichen deutlich übertrifft. Besonders in optischen und messtechnischen Anwendungen kommt es auf Eigenschaften an, die CFK in idealer Weise erfüllt: hohe Präzision, Maßhaltigkeit, thermische Stabilität und strukturelle Dämpfung – kombiniert mit minimalem Gewicht.

Die wichtigsten Vorteile im Überblick:

Niedrigste Wärmeausdehnung: CFK besitzt einen niedrigen Längenausdehnungskoeffizienten von ca. 0–2 ppm/K, abhängig vom Faseraufbau. Im Vergleich dazu liegt Aluminium bei etwa 23 ppm/K, Stahl bei 11–13 ppm/K. Diese thermische Stabilität ermöglicht den Einsatz in temperaturkritischen Umgebungen – etwa in der Raumfahrt, Präzisionsoptik oder Messtechnik – ohne Verlust an Genauigkeit.
Sehr hohe Steifigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht: Mit einem E-Modul von 70 bis 250 GPa (je nach Faser und Laminataufbau) bietet CFK eine exzellente Steifigkeit – vergleichbar mit oder sogar höher als Aluminium und teilweise auf dem Niveau von Stahl. Gleichzeitig liegt die Dichte bei nur etwa 1,6 g/cm³, was CFK deutlich leichter macht als Aluminium (2,7 g/cm³) oder Stahl (7,8 g/cm³). So entstehen ultraleichte, hochpräzise Strukturen mit hoher Eigenfrequenz.
Ausgezeichnete Schwingungsdämpfung: Im Vergleich zu Metallen dämpft CFK Schwingungen bis zu 10-mal effektiver. Das reduziert Vibrationen und Resonanzen – ein entscheidender Vorteil in optischen Systemen, Kameraträgern, Messvorrichtungen oder Präzisionsachsen, bei denen jeder Mikrometer zählt. Die Dämpfung erhöht zudem die Lebensdauer mechanischer Komponenten und senkt die Geräuschentwicklung.

Korrosions-, Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit: CFK ist unempfindlich gegenüber Rost, Feuchtigkeit und vielen aggressiven Medien. Es bleibt auch unter UV-Strahlung, hoher Luftfeuchtigkeit oder bei Kontakt mit Ölen, Säuren oder Laugen form- und funktionsstabil. Dadurch eignet es sich hervorragend für Außenanwendungen oder industrielle Umgebungen mit wechselnden Bedingungen – ganz ohne zusätzliche Schutzschichten.
Röntgentransparenz und elektromagnetische Durchlässigkeit: Im Gegensatz zu Metallen behindert CFK keine Strahlen oder Felder. Seine niedrige Massenschwächung macht es ideal für medizintechnische Systeme (z. B. in der Bildgebung), für die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) sowie für Anwendungen, bei denen keine elektrische oder magnetische Störung auftreten darf – etwa in Sensorik oder Hochfrequenztechnik.
Hohe Maßhaltigkeit auch unter dynamischer Belastung: Die Kombination aus hoher Steifigkeit, minimaler Ausdehnung und guter Dämpfung sorgt für konstant stabile Geometrien – selbst bei mechanischer Beanspruchung, wechselnden Temperaturen oder langem Einsatz. Das garantiert zuverlässige Wiederholbarkeit und dauerhafte Präzision.

Diese Materialvorteile ermöglichen die Realisierung von Konstruktionslösungen, die gleichzeitig leicht, stabil, schwingungsarm und langlebig sind – ganz gleich, ob es sich um optische Halterungen, Messrahmen oder komplexe Präzisionsbaugruppen handelt.

Typische Einsatzbereiche – Carbon in der Anwendung

Messrahmen und Stative in Koordinatenmessmaschinen
Trägerstrukturen und Halterungen für Laseroptiken und Sensoren
Leichte Bauteile für mobile Messgeräte oder Messdrohnen
Führungsschienen und Gehäuse für Inline-Messsysteme in der Produktion
Positioniereinheiten und Justiervorrichtungen in Mikroskopen, Spektrometern oder Kameraeinheiten

Durch das geringe Gewicht eignet sich Carbon auch hervorragend für Anwendungen, bei denen Bauteile bewegt, beschleunigt oder hochgenau positioniert werden müssen.

Fertigungsmöglichkeiten – Präzision in der Umsetzung

Die herausragenden Materialeigenschaften von CFK kommen erst durch die passende Fertigung voll zur Geltung. Die Carbon Components GmbH & Co. KG ist spezialisiert auf die präzise CNC-Bearbeitung von faserverstärkten Werkstoffen – inklusive individueller Beratung und Bauteiloptimierung.

Unsere Fertigungsleistungen im Überblick:

CNC-Fräsen von Platten, Profilen und Rohren – maßgenau und materialspezifisch
Toleranzen bis ± 0,05 mm für höchste Passgenauigkeit
Gravuren und Markierungen z. B. für Sensorreferenzen oder Serienkennzeichnungen
Oberflächenveredelung für witterungs- oder reflektionskritische Anwendungen
Prototypen und Serien – flexible Stückzahlen und kurze Lieferzeiten

Unser Maschinenpark ist auf die besonderen Anforderungen von Carbon ausgelegt – das ermöglicht saubere Schnittkanten, geringe Delamination und höchste Wiederholgenauigkeit.

Carbon Components GmbH & Co. KG – Ihr Projektpartner für präzise Carbonbauteile und Baugruppen

Mit jahrelanger Erfahrung in der CFK-Fertigung und einer engen Zusammenarbeit mit Entwicklern und Konstrukteuren bietet die Carbon Components GmbH & Co. KG maßgeschneiderte Lösungen für den Bereich Optik und Messtechnik. Bereits in der Entwicklungsphase beraten wir Sie zur richtigen Materialwahl, zur optimalen Faserausrichtung und zur fertigungsgerechten Bauteilgestaltung.

Das bieten wir Ihnen:

Technische Unterstützung von der Idee bis zum fertigen Bauteil
Individuelle CNC-Fertigung mit hohem Qualitätsanspruch
Unterstützung bei der Auswahl von Lagenaufbau und Halbzeugen
Made in Germany – zuverlässig, präzise und termintreu

Fazit: Carbon für präzise Anwendungen – wenn es auf jedes Mikrometer ankommt

In optischen und messtechnischen Systemen ist CFK mehr als ein Leichtbaumaterial – es ist der Schlüssel zu dauerhaft präzisen, stabilen und effizienten Lösungen. Die Kombination aus geringem Gewicht, hoher Steifigkeit und exzellenter Temperaturbeständigkeit macht Carbon zur ersten Wahl für Ingenieure, die auf höchste Qualität und Funktionalität setzen.

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