Was ist steiffer carbon oder aluminium?

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Rodeo
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Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#1 Beitrag von Rodeo » 2024-04-06 20:37:04

Hallo Zusammen,

Bei meinem Innenausbau gehts es vorwerts. Ich hatte mal 3 mögliche Grundrisse gepostet, geowrden ist es keiner davon :D haha

Ich habe nun die Unterkonstruktion der Möbel, in Item-Nutprofilen soweit fertig. Ich suche noch nach einer Lösung für ein ausziehbares Klapp-Bett. geschlafen wird längs auf 190cm länge. Das Bett liegt liks 5.5cm auf, auf ganzer Länge, rechts nur auf 3cm. Der Schrank in dem das Klappbett verschwindet ist, auf Grund der nach oben hin verjüngenden Kabine und der nach innen abstehenden Fenstern, 35.5cm tief. Die Matratzen sollen insgesamt 15cm dick werden, zusammengeklappt macht das 30cm und da habe ich 2 optionen: Flexima mit integriertem Lattenrost: 14cm oder Fanello mit integriertem… und 3cm Topper: 12cm+3cm. Bleibt also noch 5cm für den Klappbett-Mechanismus inkl. Sichtfläche in zugeklapptem Zustand.

Die erste Hälfte des Längsbett kann auf 100cm herunter geklappt werden. Bleiben also noch 90cm zum ausziehen.

Da ich mit Item Nutprofilen baue, aber die dünnsten 20x20er, habe ich das mal für das Bett versucht, das biegt aber auf einer Breite von 135cm zu stark druch.

40x40x4 L-Aluprofile würden das Ganze genügend verstärken. Mir sind 40mm aufbau für das Bett aber zu viel, ich möchte dünner und leichter werden.

Habe an Carbon gedacht, kenne mich da aber nicht aus und habe über google auch keine vollcarbonplatte in 135x100cm gefunden.

Kann da jemand weiter helfen? Ist Carbon überhaupt viel steiffer als Alu? Ich finde über google nur Angaben zu Fahrräder…

Danke euch für die Hilfe.

Lg
Gian

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hugepanic
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#2 Beitrag von hugepanic » 2024-04-06 21:11:32

Du wirst da auch keine vernünftigen zahlen finden, das liegt an der Komplexität der Materiale.

Alu kannst du in erster näherung isotrop betrachten. Es hat in alle Richtungen die (annähernd) gleiche eigenschaften.

Bei "Kohlefaser" ist das änderst.
Als erstes Mal meinst DU keine Kohlefaserplatte, sondern eine CFK (Carbonfaser verstärkter Kunststoff )platte. Es gibt also 2 Materialen die in einer Palette verarbeitet worden, Faser und Matrix.

Es gibt also 2Materialien zu kennen, und dann eben noch die Verarbeitung. Welche/Wieviele Fasern liegen in welcher Richtung. Und welche matrix wurde verwendet.

Der Plattenhersteller kann dir das genau sagen, aber es dann auch richtig zu bewerten ist nicht ganz trivial.

Ohne deine Konstruktion genau verstanden zu haben:
Eine Kohlefaserplatte willst du nie auf Biegung belasten. Wenn du sowas machen must, dann nimm eine Sandwichplatte mit Kern.

Am Ende musst du die Biegesteifigkeit deiner Konstruktion kennen. Die Steifigkeit (E-moduls) geht da als Faktor ein, aber halt noch andere Sachen wie die form/Gestaltung.
Am Ende geht das ganze Hand-in-hand. Material und Konstruktion.

Mach dich Mal ein paar Skizzen, dann kommen bestimmt die Ideen wie man das lösen kann.

Borsty
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#3 Beitrag von Borsty » 2024-04-07 10:40:27

CFK Wabenplatte 1000x2000x8. 4 beim Lieferanten wo ich kenne CHF. 1120.- Waben aus Aramid.
Such nach Prepprep CFK oder eben CFK Wabenplatte. Aber wie schon geschrieben wurde musste den Lieferanten dann fragen wegen der Steifigkeit. Auf 135 wird es eine Strebe brauchen ebenso auf 100
Gruss Uwe

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felix
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#4 Beitrag von felix » 2024-04-07 12:54:18

Moin,

Steifigkeit ergibt sich aus der Konstuktion, nur sehr untergeordnet aus den verwendeten Wekstoffen.

MlG
Felix

flyfree
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#5 Beitrag von flyfree » 2024-04-07 21:59:08

Kleiner Hinweis:
Passt beim Arbeiten mit Carbon auf. Das ist beim Sägen u.a. ähnlich gefährlich wie Asbest.
Sprich PSA: Mund FFP3, Augenschutz dicht, d.h. am besten ne gute Vollmaske. Und Handschuhe. Und Absaugung.
Wer das nicht glaubt: ist die aktuelle Arbeitsanweisung bei Lufthansa Technik bei Struktur(reparatur)arbeiten an der Kabine

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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#6 Beitrag von Konstrukteur » 2024-04-07 22:24:27

Hallo,
kann beides funktionieren oder auch nicht.
Ist zwingend abhängig von Deiner Konstruktion.
Wie Du schon schreibst ist 20x20 Item-Profil nicht steif genug.
Musst Du halt ein höheres Profil einplanen. 30mm oder 40mm Höhe.
Erforderlichenfalls berechnen oder probieren.
Rundum mit Nuten oder nur eine Seite oder zwei Seiten genutet (bei den Profilen, macht auch noch einiges aus), gibt verschiedene Ausführungen. (ob bei Item weiß ich nicht)
Notfalls musst Du die Matratze dünner wählen...
Gruß Uwe
Ich will reisen und nicht rasen, wozu brauche ich also Höchstgeschwindigkeit?

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Ulf H
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#7 Beitrag von Ulf H » 2024-04-08 7:50:47

... zwei 20 er nebeneinander sind zwar weniger steif als uebereinander, aber wesentlich steifer als eines alleine ...

Gruss Ulf

P.S.: Stuetzweite verringern bringt wohl am meisten, eventuell auch nur temporär, oder brauchts die volle Höhe unterm Bett immer? ...
Ein Problem, welches mit Bordmitteln zu beheben ist, ist keines !!!

Hanomag, der mit dem vollnussigen Kaltlaufsound !!

Sisu (finnisch) die positivste Umschreibung für Dickschädel.

Da ist man ständig dran die Karren zu verbessern, schlechter werden sie ganz von alleine.

Magirus-Deutz 170D11FA ... Bild in Cinemascope extrabreit, Sound in 6-kanal Dolby 8.5 ...

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hugepanic
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#8 Beitrag von hugepanic » 2024-04-08 8:15:14

Ulf H hat geschrieben:
2024-04-08 7:50:47
... zwei 20 er nebeneinander sind zwar weniger steif als uebereinander, aber wesentlich steifer als eines alleine ...

Gruss Ulf

P.S.: Stuetzweite verringern bringt wohl am meisten, eventuell auch nur temporär, oder brauchts die volle Höhe unterm Bett immer? ...
Zwei nebeneinander sind genau 100% steifer!


Bei übereinander gestapelten Profilen wird's komplizierter, aber man kann so grob sagen das die Steifigkeit im Quadrat der Profilhöhe steigt (bei Biegebelastung von oben)
Satz-von-Steiner

Rodeo
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#9 Beitrag von Rodeo » 2024-04-10 11:34:27

Hallo Zusammen,

vielen Dank für die vielen Feedbacks. Ich werde am Weekend 2-3 Tests versuchen.

LG
Gian

dibbelinch
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#10 Beitrag von dibbelinch » 2024-04-10 16:58:24

Was ich mich frage: Wieso schadet eine (elastische, nicht plastische) Durchbiegung bei einem Bett? Wo man sowieso diverse Federn in Gestalt von Lattenrosten etc. einbringt?

Gruss, Ulf
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#11 Beitrag von sico » 2024-04-10 17:10:56

felix hat geschrieben:
2024-04-07 12:54:18
Moin,

Steifigkeit ergibt sich aus der Konstuktion, nur sehr untergeordnet aus den verwendeten Wekstoffen.

MlG
Felix
hallo Felix,

Bei der Spannungsberechnung spielt das Flächenträgheitsmoment eine wichtige Rolle, der Werkstoff jedoch spielt keine Rolle.

Bei der Berechnung der elastischen Verformung ist der E-Modul eine wichtige Größe.
Das bedeutet, je höher der E-Modul eines Werkstoffes, desto geringer verformt das Bauteil unter Last.
Hier ist Aluminium mit 70 GPA relativ zu Stahl mit 210 GPA klar im Nachteil.
Carbonfasern dagegen haben mit ca 250 GPA sogar einen höheren Wert als Stahl. Der Wert gilt allerdings nur für die reine Faser. Die Fasern sind aber in einem Harz eingebettet, was den E-Modul wiederum schwächt. In welchem Maß, das hängt vom Anteil des Harzes relativ zu den Fasern im Querschnitt ab.

LG
Sigi

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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#12 Beitrag von hugepanic » 2024-04-10 20:12:49

Ich hab die Konstruktion trotz mehrmaligem lesen nicht verstanden, kannst du mal eine Skizze hochladen?

Ansonsten:
Wenn die Matratze 15cm dick ist, kannst du doch einen Rahmen bauen der 15cm hoch ist. Damit sollte das Steifigkeitsproblem in längsrichtung doch erledigt sein.
Oder machst du dir sorgen in quer-richtung? Aber wie schon von dibbelinch erwähnt, kommen da doch vermutlich eh irgendwelche latten rein?

Skizze:

| ≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣
| ≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣
| ≣≣≣Matratze ≣≣≣≣
| ≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣
| ≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣≣
| == Lattenrost ===//
|____________________

| = Alu

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felix
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#13 Beitrag von felix » 2024-04-10 21:41:55

sico hat geschrieben:
2024-04-10 17:10:56
felix hat geschrieben:
2024-04-07 12:54:18
Moin,

Steifigkeit ergibt sich aus der Konstuktion, nur sehr untergeordnet aus den verwendeten Wekstoffen.

MlG
Felix
hallo Felix,

Bei der Spannungsberechnung spielt das Flächenträgheitsmoment eine wichtige Rolle, der Werkstoff jedoch spielt keine Rolle.

Bei der Berechnung der elastischen Verformung ist der E-Modul eine wichtige Größe.
Das bedeutet, je höher der E-Modul eines Werkstoffes, desto geringer verformt das Bauteil unter Last.
Hier ist Aluminium mit 70 GPA relativ zu Stahl mit 210 GPA klar im Nachteil.
Carbonfasern dagegen haben mit ca 250 GPA sogar einen höheren Wert als Stahl. Der Wert gilt allerdings nur für die reine Faser. Die Fasern sind aber in einem Harz eingebettet, was den E-Modul wiederum schwächt. In welchem Maß, das hängt vom Anteil des Harzes relativ zu den Fasern im Querschnitt ab.

LG
Sigi
Moin Sigi,

ist klar, aber seit der Frühsteinzeit ist der Mensch in der Lage, sich auch ohne CFK eine Schlafstätte zu bauen. Und auch in diesem Fall wird es ohne gehen. So lange das Bett nicht auf eine stationäre Erdumlaufbahn beschleunigt werden soll, wird man mit Holz, Stahl oder von mir aus auch Alu eine bessere weil einfachere Lösung bauen können.

Meine Betten hatten einen geschweißten Rahmen aus 40x40x2 Stahlwinkel mit Holz verkleidet, das ist leicht, günstig und unzerstörbar.

Ich persönlich würde im LKW auch keine Alu-Nutprofile verwenden, wenn ich so bedenke, was Piste mit Waschbrett im LKW alles zerlegt, würde ich der Flächenpressung der Klemmverbindung im Alu nicht trauen. Beim Bett mag das noch gehen, weil während der Fahrt in der Regel nicht belastet.

MlG
Felix

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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#14 Beitrag von Nelson » 2024-04-12 9:38:36

felix hat geschrieben:
2024-04-10 21:41:55
Ich persönlich würde im LKW auch keine Alu-Nutprofile verwenden, wenn ich so bedenke, was Piste mit Waschbrett im LKW alles zerlegt, würde ich der Flächenpressung der Klemmverbindung im Alu nicht trauen.
Einerseits kann ich das bestätigen, schon im Bulli rappelt sich das ruckzuck alles lose. Richtig vertrauen mag ich dem Zeug nicht. Andererseits hält es auch in klappriger Form den Bulli völlig ausreichend zusammen. Und es war uns viel zu praktisch, um es nicht zu verwenden. Bulli hat (braucht) allerdings viel verwinkelte und verschachtelte Einbauten, bei denen das Nutensystem richtig Vorteile ausspielt, weil es schön zu puzzeln ist und auch bleibt. Bei großzügigerer und grobschlächtigerer Bauweise hat man das auch schnell normal geschraubt oder geschweißt.


Grüße

Nils

Manfred_D
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#15 Beitrag von Manfred_D » 2024-04-12 19:34:05

Evtl. mal bei http://www.easycomposites.co.uk/ nachschauen, die erläutern und testen das tatsächlich recht anschaulich und vergleichen zudem die Eigenschaften unterschiedlicher Carbonfasern/Geweben.

Grüße von Manfred, bekennender Carbon-Fan

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hugobaer
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#16 Beitrag von hugobaer » 2024-04-12 19:58:10

Glück kann man nur haben wenn man faul genug ist!

Rodeo
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#17 Beitrag von Rodeo » 2024-04-17 10:16:04

Hi Zusammen,

also das mit dem Carbon wird nichts... habe das mit diversen Herstellern besprochen, viel leichter als Alu/Holz wird das am Schluss dann auch nicht – da lohnt sich der Mehrpreis meiner Meinung nach nicht.

Ich hatte im Defender schon mit 20er von Item gebaut und nie Probleme obwohl da die Verschraubungen nicht gesichert wurden (kein loctite oder ähnliches) – würde ich heute aber sicher machen.

Musste feststellen, dass die 20er bei grösseren Möbel schon grenzwertig werden – es braucht def. Streben an der richtigen Stelle.

LG
Gian

mischka4x4
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#18 Beitrag von mischka4x4 » 2024-05-08 11:54:20

Steife Bettunterkonstruktion kann man prima aus einer Alu- oder GFK-Wabenplatte bauen 12,7mm dick
Super leicht super Stabil https://www.schurg.de/de/html/wabenplatten.html Habe ich als freitragende Liegefläche in Weltreisedefender eingebaut.
Sah nach der Weltreise nicht anders aus als vorher.

Rodeo
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#19 Beitrag von Rodeo » 2024-06-18 16:16:21

Hallo Mischka, 12.7mm auf welcher Spannweite? Das hält doch keine 2 Personen freitragend aufliegend nur links/rechts bei einer Bettbreite von knappen 140cm?
Bei uns war eine 10mm Platte im Boden drin, die hat sich doch schon ganz gut gebogen obwohl 4-seitig aufliegend.

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hugepanic
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Re: Was ist steiffer carbon oder aluminium?

#20 Beitrag von hugepanic » 2024-06-18 17:32:08

Rodeo hat geschrieben:
2024-06-18 16:16:21
Hallo Mischka, 12.7mm auf welcher Spannweite? Das hält doch keine 2 Personen freitragend aufliegend nur links/rechts bei einer Bettbreite von knappen 140cm?
Bei uns war eine 10mm Platte im Boden drin, die hat sich doch schon ganz gut gebogen obwohl 4-seitig aufliegend.
eine 10mm platte hat ein e (abstand randfaser zum schubmittelpunkt) von 5 (halber querschnitt bei symetrischen laminaten)
eine 12.7mm platte hat ein e von 6,35

e geht quadratisch in die Gesammsteifigkeit ein (Satz von Steiner).

damit ergibt sich ein wert von 25 für die 10er platte und gut 40 für die 12,7er platte.
Allein aus der betachtung raus ist die 12.7er platte zwar 27% dicker, aber doch 60% steiffer als die 10er Platte.

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