plasticker-News

Anzeige

18.02.2020, 08:38 Uhr | Lesedauer: ca. 3 Minuten    

Fraunhofer ILT: Laserbasierte Verfahren für Leichtbauwerkstoffe sowie Hybridverbindungen

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT aus Aachen präsentiert auf der JEC World laserbasierte Verfahren für Leichtbauwerkstoffe sowie Hybridverbindungen.

"Wegen der physikalischen und chemischen Ungleichheit der Materialien ist diese Bauweise eine besondere Herausforderung für die Verbindungstechnik, vor allem beim Einsatz von Kunststoffen und Metallen", erklärt Kira van der Straeten, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Gruppe Mikrofügen am Fraunhofer ILT. "Hinzu kommt, dass unterschiedliche Materialeigenschaften - wie z. B. thermische Ausdehnung und korrosive Unterwanderung - Hybridverbindungen stark beanspruchen." Das Alterungsverhalten der Verbindung sei deshalb für die Langzeitstabilität von Hybridbauteilen von besonderer Bedeutung.

Anzeige

Fügeverfahren für Kunststoff-Metall-Hybridverbindungen
In Zusammenarbeit mit dem Institut für Schweiß- und Fügetechnik (ISF) der RWTH Aachen University wurden im Projekt AGeD verschiedene Oberflächenvorbehandlungen, Fügeverfahren und Materialkombinationen untersucht und die Gebrauchseigenschaften der Hybridverbindungen getestet. Um Aussagen über die Langzeitstabilität der Verbindungen zu bekommen, wurden Hybridverbindungen aus verschiedenen Metallen und Kunststoff-Kombinationen Klimawechseltests und Korrosionstests unterzogen.

Die Ergebnisse der Zugscherprüfung vor und nach Klimawechseltests von laserstrukturierten und lasergefügten Hybridverbindungen hätten keine signifikante Abnahme der Verbundfestigkeit gezeigt. Ebenso habe sich bei Korrosionstests kein nachweisbarer negativer Einfluss auf die Zugscherfestigkeit ergeben. Kira van der Straeten zu den Ergebnissen des im Auftrag des BMWi durchgeführten Projekts: "Die Resultate beweisen eindeutig, dass das Verfahren im Vergleich mit anderen Fügetechniken konkurrenzfähig ist und sich optimal für sehr viele Kunststoff-Metall-Hybridverbindungen eignet." Aufgrund der guten Langzeitstabilität unter verschiedensten Umwelteinflüssen komme es besonders für Anwendungen im Automobilbau oder in der Luft- und Raumfahrtbranche infrage.

Mikrostrukturen für Magnesiumbleche
Zusammen mit dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen University wurde ein Verfahren speziell für das Fügen von Kunststoffen mit Magnesiumblechen entwickelt. Auf der JEC wollen die Aachener zeigen, wie sich mittels Spritzguss und Lasermikrostrukturierung extrem leichte Bauteile herstellen lassen.

Magnesiumbleche werden dabei mittels Faserlaserstrahlung unter Argonatmosphäre mikrostrukturiert und in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Der Kunststoff wird anschließend durch Hinterspritzen mit dem Magnesiumblech verbunden, wobei der Kunststoff durch Füllung der Mikrostrukturen mit dem Blech eine adhäsive Verbindung eingeht. Durch diesen Formschluss sollen sich auch chemisch unterschiedliche Werkstoffe leicht miteinander verbinden lassen.

Die Versuche hätten ergeben, dass sich mit dem Verfahren durch eine Anpassung der Strukturgeometrie und -anordnung Zugscherfestigkeiten von über 28 MPa erreichen lassen. Diese Werte seien deutlich höher als die sonst bei haftvermittlerbasierten Fügeverfahren üblichen Festigkeiten für Strukturverklebungen, die in der Regel ca. 10 MPa betragen.

Robotergeführter Laserstrahl bohrt CFK-Preforms
In Paris stellen die Aachener außerdem vor, wie mit einem robotergeführten Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) 3D-geformte CFK-Halbzeuge (Preforms) prozesssicher und effizient gebohrt werden können. Im Rahmen des öffentlich geförderten Projektes CarboLase realisierten fünf Projektpartner aus Forschung und Industrie eine Roboterzelle mit automatisierter Prozesskette zur Herstellung der laserbearbeiteten Preforms am Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University.

Der UKP-Laserstrahl wird dabei von der Strahlquelle über eine Hohlkernfaser zu einem auf dem Knickarmroboter montierten Galvo-Scanner geführt. Die spiegellose Strahlführung könne dank des stabilisierten Laserstrahls den sehr dynamischen Bewegungen des Scanners über die CFK-Preform problemlos folgen. Der robotergeführte UKP-Laser bohrt wegen des defektfreien und präzisen Laserabtrags passgenaue Bohrungen, z. B. für Inserts. Außerdem entstehe wegen der abschließenden Matrixinfusion auch ohne Klebstoff eine zuverlässige und prozesssichere Multimaterialverbindung. Die direkt mit dem Matrixwerkstoff verbundenen Inserts erzielten laut Fraunhofer bei Versuchen im CarboLase-Projekt eine um bis zu 50 Prozent höhere maximale Auszugkraft gegenüber konventionell gefertigten Bauteilen mit eingeklebten Inserts.

"Das dynamische UKP-Laserbohrverfahren ist insbesondere für Leichtbauteile für die Luftfahrt und den Automobilbau interessant", sagt Stefan Janssen, Wissenschaftler in der Gruppe Mikro- und Nanostrukturierung am Fraunhofer ILT. "Das sehr gut automatisierbare Verfahren kann wegen der größeren Festigkeit der Verbindungselemente den Aufwand für Material und Kosten bei der Herstellung von CFK-Bauteile senken."

JEC World 2020, 12.-14. Mai 2020, Paris, Frankreich, Halle 5A, Stand L97

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen

» insgesamt 51 News über "Fraunhofer LBF" im News-Archiv gefunden

Anzeige

Ihre News im plasticker? Bitte senden Sie Ihre Pressemitteilungen an redaktion@plasticker.de!


» zurück zum Seitenanfang


Top News / Meist gelesen
plasticker Newsletter
Wir informieren Sie schnell, umfassend und kostenlos über das, was in der Branche passiert.

» Jetzt anmelden!

» Weiterempfehlen

Jetzt Kosten im Einkauf senken!
Neuware-Restmengen, Regranulate oder Mahlgüter für Ihre Produktion erhalten Sie in der Rohstoffbörse.

Neue und gebrauchte Maschinen & Anlagen finden Sie in der großen Maschinenbörse.

Kostenfreie Nutzung aller Börsen! Registrieren Sie sich jetzt!

Aktuelle Rohstoffpreise
Neue Fachbücher
Kunststoffchemie für Ingenieure

Mit der bereits fünften Auflage in eineinhalb Jahrzehnten liegt dieses Standardwerk "Kunststoffchemie für Ingenieure" wiederum in gründlich überarbeiteter, aktualisierter Form vor.