Kennt jemand eine Faustformel für den Vergleich von CFK und Aluminium?

Question

Kennt jemand eine Faustformel für den Vergleich von CFK und Aluminium?
Ungefähr so, CFK ist x mal leichter und x steifer als Alu

Mir sind die Grundlagen, Besonderheiten und Auslegungskriterien von Faserverbundwerkstoffen bekannt.
Was mir fehlt, ist - wie gesagt - eine Faustformel, mit der man Laien kurz den Vorteil erklären kann (bei gleichen Bauteil ist CFK so und so viel leichter und soviel steifer)

Answer 1

Aus den Auslegungsregeln kannst Du Dir doch eine halbwegs anschauliche Beschreibung ableiten, etwa in der Art:

Bei einem Faservolumengehalt von x hat ein UD- Verbundwekstoff aus XXX- faserverstäktem YYYY(Polymer) eine Bruchfestigkeit von ... MPa und einen E- Modul von ... GPa.
Al hat ......
Daraus ergibt sich doch die relative Leistungsfähigkeit beider Werkstoffe.
Man kann auch darauf verweisen, dass das Space- Shuttle aus Al gar nicht hätte gebaut werden können, weil die Laderaumtüren entweder bei tolerierbarem Gewicht nicht hinreichend gegen Verwindung steif oder bei hinreichender Steifigkeit zu schwer gewesen wären. Erst die Verwendung von CFRP hat das Ding mit der geforderten Nutzlast flugfähig gemacht.
Ich habe auch schon gesehen, dass man die Werte auf die Dichte normiert. Gibt im Fall von CFRP die imposanteren Werte.

Answer 2

Das ist so allgemein nicht zu beantworten. Die wichtigsten Unterschiede sind natürlich im Gewicht zu finden. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Richtungsabhängigkeit bei CFK Verbundwerkstoffen. Aluminium ist homogen, hat also in alle Richtungen den gleichen E-Modul. Verbundwerkstoffe sind in der Regel in Lagen aufgebaut und es gibt unterschiedliche Faserrichtungen. Der Vorteil liegt darin, dass man den Lagenaufbau so gestalten kann, dass der Widerstand oder die Steiffigkeit in Belastungsrichtung am höchsten ist. Eine Faustformel gibt es dafür nicht.

Answer 3

Bin nicht vom Fach. Quellen gegoogelt.