Was in Wirklichkeit allgemein als „Kohlenstofffaser“ bezeichnet wird, ist kohlenstofffaserverstärktes Polymer (CFRP), ein Verbundwerkstoff, der typischerweise aus einer mit Epoxidharz imprägnierten Lage aus gewebtem Kohlenstofffilamentgewebe besteht, das geschichtet, in eine Form geformt und dann ausgehärtet wird einem Ofen unter Vakuumbedingungen. Die aus dem dabei entstehenden Material gefertigten Bauteile sind extrem leicht, äußerst steif und weisen ein hervorragendes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis auf.
Die einzelnen Fasern moderner Kohlenstofffasern bestehen größtenteils aus Erdölnebenprodukten. Mit der Entwicklung reiner, kristalliner Kohlenstofffasern reifte das Material und wurde später industrialisiert. Erstmals im späten 19. Jahrhundert synthetisiertThund Anfang 20ThJahrhunderte lang, unter anderem von Thomas Edison zur Verwendung als Lichtfilamente, waren diese frühen Versuche erfolglos, da sie von geringer Reinheit waren. Erst Anfang der 1960er Jahre gelang es japanischen und amerikanischen Chemikern, Fasern mit der entsprechenden Reinheit herzustellen, die als Verstärkung in Verbundwerkstoffen verwendet werden konnten.
Nach erheblichen Investitionen des Royal Aircraft Establishment, einem Teil des britischen Verteidigungsministeriums, kamen die ersten industriell hergestellten Carbon-Composite-Komponenten mit der Integration einer Carbon-Composite-Kompressorlüfterbaugruppe in den Rolls-Royce Conway und RB-211 Düsentriebwerke in den späten 1960er Jahren. In den 1970er Jahren reifte das Material durch Verbesserungen in der Qualität der Filamente und Klebstoffe weiter und in den frühen 1980er Jahren wurde der Motorsport zu einem weiteren Testfeld für Kohlenstoffverbundmaterialien.
Das Rolls-Royce-Conway-Triebwerk wurde für das Verkehrsflugzeug Vickers VC-10 entwickelt
Der McLaren MP4/1 wurde für die Formel-1-Meisterschaft 1981 eingeführt und war ein früher Rennwagen mit einem Chassis aus Vollcarbon-Verbundwerkstoff. Ähnlich wie die Hochleistungsindustrie in der Luft- und Raumfahrt profitierte auch der Motorsport von Verbundwerkstoffen, da sie eine Gewichtsreduzierung ohne Einbußen bei Festigkeit und Steifigkeit ermöglichten, was McLaren einen Wettbewerbsvorteil verschaffte, und schon bald waren Carbon-Verbundwerkstoffe in allen Rennsportarten vorherrschend.
In den 1990er Jahren wurde die Produktion noch größerer Carbon-Verbundteile möglich, was dazu beitrug, das Gewicht des neuen Boeing-Verkehrsflugzeugs 777 zu reduzieren. Die 777 war entscheidend für die Einführung großer Verbundteile in der Luft- und Raumfahrt, da das Flugzeug gewichtsmäßig zu 9 % aus Carbon-Verbundwerkstoffen bestand. werden im hinteren Rumpf, in der Motorverkleidung, in den Steuerflächen und in den Bodenträgern verwendet. Diese neuen Verbundkomponenten sparten nicht nur Gewicht, sondern waren auch korrosions- und ermüdungsbeständig, was dazu beitrug, den Wartungsaufwand gegenüber dem alten Industriestandard-Aluminium zu senken.
Im Jahr 2007 stellte Boeing den revolutionären 787 Dreamliner vor, der einen massiven Anstieg des Einsatzes von Verbundwerkstoffen auf mittlerweile bis zu 50 Gewichtsprozent mit sich brachte. Aufgrund der Fähigkeit von Boeing, große Carbon-Verbundteile herzustellen, besteht der Rumpf der 787 aus drei großen, einlagigen Abschnitten, die dann beim Zusammenbau zusammengefügt werden. Darüber hinaus bestehen die Flügel der 787 hauptsächlich aus Carbon-Verbundwerkstoffen, wobei die Duktilität des Materials für die ikonische Flügelflexibilität des Flugzeugs sorgt.
