Carbonrohre: Interessante Bezugsquelle

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Martin_B

Martin_B

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Hallo zusammen,

ich hab mir vor ein paar Tagen Carbonrohre in Neuseeland bestellt. Die Qualität ist hervorragend, Lieferzeit waren genau 3 Tage. www.carbon-tube.com

Die Netto-Preise sind sehr günstig, der Neuseeland-Dollar liegt derzeit bei ca. 0,53€

Meine Rohre sind innen 22mm, Wandstärke 1,2mm und außen 24,4mm bei 1500mm Länge 'Standard Modulus Carbon Fiber'. Faserorientierung ist längs wie bei den "zylindrisch, pultrudierten/gezogen" von www.carbon-composite.de haben aber zusätzlich eine 45° Wicklung außen als Verstärkung gegen radialen Druck. Die Biegefestigkeit ist in etwa gleich, radiale Festigkeit deulich besser.

Die Frachtkosten sind leider relativ hoch (ca. 150.- NZD) dazu kommt noch Zoll und MwSt insgesamt ca. 21% auf den Warenwert.

Frachtkosten würden sich natürlich deutlich relativieren, wenn eine Sammelbestellung aufgegeben wird.

Zwischenlängen sind auch möglich, es wird nach lfm. abgerechnet, bis 2m/Stück sollte unproblematisch sein.

Gerade die dickeren Rohre >20mm sind hier bei uns deutlich teurer.

Gruß
Martin
 
Hallo Martin,

ich war auf deren Webseite, kann aber nicht genau die Gewichtsangabe der Rohre verstehen. Ich suche acht 150cm lange Carbonrohre von der besten Qualität mit einem Außendurchmesser von ungefähr 36 mm und einer Wandstärke von 2,4 mm. Wo ist das denn auf deren Seite und was würde das kosten. Sind die Preisangaben auf der home page für 1 oder 1,50 m ?



Gruß Rolf
 
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Hallo Rolf,

Gewichts- und Preisangaben sind auf Basis von Länge = 1000mm. Versand ist abhängig vom Gewicht, da solltest du mal nachfragen.

36mm bei 2,4mm Wandstärke, das sind ja gewaltige Rohre! Was baust du?

Noch zur Info:
Mit einem einfachen Versuch (einseitige Einspannung) habe ich die Biegefestigkeit von einigen CFK Rohren und von Aluminiumrohren bestimmt und daraus den E-Modul berechnet.

Dabei zeigt sich folgendes:

1. Aluminium liegt bei ~70000 N/mm^2, das entspricht dem Tabellenwert, also ist mein Versuchsaufbau nicht ganz daneben.

2. Die pultrudierten Rohre von carbon-composite.de liegen bei etwa 85000 N/mm^2. Bei diesen Rohren sind alle Fasern in Längsrichtung.

3. E-Modul meiner Rohre von carbon-tube.com liegt etwa bei 60000 N/mm^2. Die äußere Wicklung trägt praktisch nichts zur Biegefestigkeit bei, sie schwächt das Rohr in Längsrichtung, verbessert aber die radiale Druckfestigkeit erheblich. Schwächen heißt in diesem Fall, dass das Rohr biegesteifer wäre, wenn alle Fasern längs angeordnet wären.
Bei Rohren mit größerer Wandstärke und gleichem Aufbau wird der gesamt E-Modul sicher wieder höher, denn die äußere Wicklung wird ja im Verhältniss wieder dünner.

Insgesamt kann man wohl näherungsweise folgende Aussagen treffen (für die von mir gemessenen Rohre):

+ Ein Carbonrohr mit nahezu 100% Faseranordnung in Längsrichtung ist in etwa gleich biegesteif wie ein Alurohr mit gleichen Abmessungen.
+ Das Gewicht dieses Carbonrohres beträgt etwa 50% von dem Gewicht des Alurohres bei gleicher Biegesteifigkeit.

Was meinst du mit "von der besten Qualität"?
Meinst du die Verarbeitung, die maximal erreichbare Biegefestigkeit oder das ideale Verhältnis von Gewicht zu Biegefestigkeit?

Gruß
Martin
 
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Hallo Martin,

danke für Deine Antwort. Mein Gedanke ist folgender: Die abgebildeten Alustangen (siehe Foto) an meinem 24-Zoll Dobson sind ca. 145 cm lang une haben einen Innen- Außendurchmesser von 26 und 30 mm, also 2 mm Wandstärke. Da die Optik mit F 3,3 sehr offen ist, setze ich alles daran, evtl. Schwachpunkte des Teleskops auszuschalten. Ich denke mal, dass gute Carbonstangen in diesem Falle ein Mehr als Alu darstellen. Es geht weniger um eine Gewichtseinsparung als um den Ausdehnungskoeffizienten, der bei Carbon geringer ist als bei Alu. Ich lege auch größten Wert auf maximale Biegefestigkeit/steifigkeit. Auch soll die Verarbeitung tiptop sein. Offenbar kannst Du mit dieser Frage rechnerisch umgehen; kannst Du mir Deinen Standpunkt dazu sagen. Welches wären denn die besten Carbonstangen alternativ zu Alu?

Gruß Rolf



Link zur Grafik: http://pix.nofrag.com/3/a/b/65209782a3d0648057c79a8803f94.png
 
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Moin Martin,

sehr interesant deine Messungen.

Ich hatte für CFK-Rohre, die fast ausschließlich in Längsrichtung Faserorientiert sind irgendwo auf einem deutschen Server eines Anbieters etwas von einem E-Modul von ca. 170GPa bei Rundrohren gelesen.
Kann aber leider nicht mehr sagen wo das zu lesen war und wie die Rohre hergestellt wurden.
Die gepressten dürften m.E. nur aus kurzen Fasern bestehen.
Wenn es nun eine Möglichkeit gäbe die Fasern erheblich länger hin zu bekommen müsste das E-Modul DES BAUTEILS erheblich steigen.

Es gibt ja CFK-Gewebe, die ein Biege-E-Modul von über 400GPa haben.

Dementsprechen steht nun die Frage im Raum, ob diese von dir getesteten Rohre wirklich qualitativ hochwertig sind?

Oh..hab gerade was gefunden: http://www.carbon-vertrieb.com/pdf/13_pdf_daten.pdf

Da haben die bei nur 50% Faseranteil ca. 130GPa angegeben.
Darauf könnte man die Jungs natürlich festnageln.....
 
Hallo zusammen,

ich wollte bezüglich meines vorhergehenden Beitrages noch mal kurz klarstellen, dass es sich dabei nicht um eine allgemeingültige Aussage handelt. Die ermittelten Werte beziehen sich nur auf die 2 von mir getesteten Typen von Rohren.

Jetzt aber wieder zum Thema:
Die Einheit GPa (Giga Pascal) kann man 1:1000 umrechnen in N/mm^2. 1GPa = 1000N/mm^2

Der E-Modul geht linear in die Berechnung der Biegung ein.
Doppelter E-Modul bedeutet halbe Biegung.

170N/mm^2 wären natürlich toll.
Man könnte dann in etwa sagen, das CFK-Rohr hat bei gleichen Abmessungen das halbe Gewicht und die doppelte Biegesteifigkeit.
Die resultierende Biegesteifigkeit ist stark abhängig von der Verarbeitung und dem verwendeten Laminat (natürlich auch von der Faserausrichtung, ich setze mal nahezu 100% Längsorientierung voraus). Weiterhin wie Ekkehard sagt von der verwendeten Faserlänge.

Einen Vergleich kann man wohl nur anstellen, wenn man noch Rohre anderer Hersteller misst.

Vielleicht mag jemand was dazu beitragen, hier ist eine kurze Anleitung, wie man das machen kann:

1. Flächenträgheitsmoment "I" ausrechnen:
Für Rundrohre ist I=(Pi*Da^4-Di^4)/64
Außendurchmesser Da in mm
Innendurchmesser Di in mm
Pi=3,14

2. Durchbiegung messen:
Das Rohr zB. auf einen Tisch legen und ca. 1000mm vorne überstehen lassen.
Dann das Rohr zB mit einer Platte und einer Schraubzwinge gegen den Tisch drücken. Nicht zu stark drücken, damit das Rohr keinen Schaden nimmt.
Die freie Länge des Rohres in mm ermitteln.
Man misst dann den Abstand des freien Rohrendes zum Fußboden.

Jetzt ein Gewicht vorne dranhängen, ganz an das Ende des Rohres (ca. 1000g). Die Masse in Newton umrechnen 1Kg=9,81N das Ergibt die Gewichtskraft.

Erneut den Abstand zum Fußboden messen.
Die Differenz der gemessenen Abstände ist die Durchbiegung (in mm angeben).

3. Mit folgender Formel kann man den E-Modul ausrechnen:
E=(Gewichtskraft*freieLänge^3)/(3*I*Durchbiegung)

Wäre wirklich interessant, welche Werte sich da für die marktüblichen Rohre ergeben.

@Rolf:
Da ich wie gesagt nur 2 Rohrtypen von 2 Herstellern kenne, ist es schwer eine Empfehlung zu geben. Man müsste wissen, ob Rohre anderer Hersteller wirklich deutlich biegesteifer sind, als meine. Das kann man aber nur durch Messungen und Vergleiche rausfinden.
Wenn es solche Rohre gibt, dann müsste man auch deren Preis kennen und abwägen, ob es den Aufwand lohnt. Man Kann die Biegefestigkeit ja auch durch Vergrößerung des Rohr-Querschnittes erreichen, das ist evtl. billiger.

Wie gesagt, die Verarbeitung der Rohre von carbon-tube.com ist sehr gut. E-Modul aber nur vergleichbar mit Alu.
Die bieten auch noch andere Fasertypen an. Meine sind "Standard" es gibt noch "Intermediate" und "High". "High" hatte ich mit angefragt, die kosten aber ca. das 4-Fache drum habe ich "Standard" genommen.

Was ich noch sagen kann: Nimm ein Rohr, das auch eine Außenlage hat, die das Rohr gegen radialen Druck verbessert, sonst kann es sein, dass es bei Einspannung bricht. Man kann aber auch Aluhülsen an den Enden einkleben.

Bezüglich deines Dobson:
Wenn du aktuell Probleme hast mit der Steifigkeit des gesamten Dobson, dann wäre zu klären, ob das wirklich von den Stangen kommt. Ich meine eher nicht, aber das ist ganz subjektiv.

Wenn du jetzt bezüglich der Stangen ganz sicher gehen willst, dann nimm einen Querschnitt, der zu einer doppelten Biegefestigkeit führt wie die Alu-Stangen, also ein doppelt so großes Flächenträgheitsmoment "I".
Das wäre ein Querschnitt von zB 37/33.
Ein solches Carbon-Rohr wiegt in etwa so viel wie das Alurohr, hat aber (bei den Werten meiner Rohre) die doppelte Biegefestigkeit. Wenn es dann noch einen höheren E-Modul hat ~140000N/mm^2 hättest du gar die 4-fache Biegefestigkeit bei gleichem Gewicht. Und natürlich bessere Eigenschaften bei der Wärmeausdehnung.

Die andere Alternative, wenn es ein Rohr gibt, dessen gesamt E-Modul verbindlich bei ~140000N/mm^2 liegt, dann lass den Querschnitt so wie er jetzt ist 30/26. Dann hättest du bei halbem Gewicht die doppelte Biegefestigkeit.

Zur Wärmeausdehnung kann ich leider nichts sagen.

Wäre schön, wenn noch andere Beiträge kämen mit Werten zu den Rohren anderer Hersteller.

Gruß
Martin


 
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Hallo Martin,

danke (auch an Ekkehard) für die Ausführungen. Ich habe bisher keinerlei Steifigkeitsprobleme bei den Alurohren festgestellt (sie sind ja in ihren Maßen und in der Wandstärke großzügig bemessen). Die Überlegungen betreffen eher die Frage der Ausdehnung bei Temperaturschwankungen, denn da ist die Optik sehr anspruchsvoll. Ich warte nun mal weitere Beiträge ab; vielleicht kommt das ideale Carbonrohr da mal vor.

Gruß Rolf
 
Hallo Martin,

der Wärmedehnungskoeffizient bei Carbon in Längsrichtung liegt zwischen -0,1 x 10^-6 1/K und -0,3 x 10^-6 1/K....nahezu 0.
Der von Alu liegt bei 23,8 x 10^-6 1/K.

Also ein eklatanter Unterschied!

Bei Rolfs Gitterrohrstangen mit 1450mm Länge würde sich Aluminium also pro °C um 0,035mm und Carbon um 0,00044mm verändern.

Bei 20° Differenz sind das 0,7mm zu 0,087mm.
 
Ekkehard,

danke für diese Information. Genau das ist der Punkt. Wo gibt's also 1-a- Carbonrohre, wo man sicher sein kann, dass sie sehr biegesteif und gut verarbeitet sind, also in allesn Punkten (außer Preis natürlich ...) Alu weit übertreffen?

Gruß rolf
 
Zitat von Pteng:
Hallo Martin,

der Wärmedehnungskoeffizient bei Carbon in Längsrichtung liegt zwischen -0,1 x 10^-6 1/K und -0,3 x 10^-6 1/K....nahezu 0.
Der von Alu liegt bei 23,8 x 10^-6 1/K.

Also ein eklatanter Unterschied!

Bei Rolfs Gitterrohrstangen mit 1450mm Länge würde sich Aluminium also pro °C um 0,035mm und Carbon um 0,00044mm verändern.

Bei 20° Differenz sind das 0,7mm zu 0,087mm.
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Hallo Ekkehard,


kennst Du auch den Ausdehnungskoeffizienten der Harzmatrix? In der Regel ist es Epoxid. Ich habe bei UHU einen Wert von 90 x 10^-6 1/K bei 20°C gefunden:

http://www.supermagnete.de/docs/uhu_plus_endfest_300.pdf

Da ergibt sich die Frage, ob bei häufigem Temperaturwechsel (haben wir ja bei unserem Hobby) mit der Zeit eine Enthaftung des Matrix - Faserverbundes und somit eine Materialermüdung eintreten kann, Epoxid ist in der Regel nämlich ziemlich spröde. UHU empfiehlt eine Erhöhung des Härteranteils zwecks geringerer Vernetzungsdichte und damit höherer Flexibilität.

Frage an alle: gibt es schon Erfahrungswerte zur Lebensdauer von Carbonmaterialien bei unserer Anwendung?


Gruß Franjo
 
Moin Franjo,

neee...den Wert kenne ich nicht.

Aber da z. B. kpl. Leitwerke bei Flugzeugen aus Carbon hergestellt werden denke ich nicht daß sich da so viel tut.
Die Flieger sind ja ständigen Temperaturdifferenzen in kürzester Zeit von bis zu 100°C ausgesetzt.....
 
Zitat von Pteng:
Moin Franjo,

neee...den Wert kenne ich nicht.

Aber da z. B. kpl. Leitwerke bei Flugzeugen aus Carbon hergestellt werden denke ich nicht daß sich da so viel tut.
Die Flieger sind ja ständigen Temperaturdifferenzen in kürzester Zeit von bis zu 100°C ausgesetzt.....
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Hi Ekkehard,

Dein Wort in Boeings und Airbus's Ohr!
Vielleicht kommt bei dieser Anwendung eine andere, flexiblere Harzmatrix zum Einsatz ?)


Gruß Franjo
 
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