Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laserstrukturierung verbessert Haftung auf Metall und schont die Umwelt

24.04.2017

Im Rahmen des Luftfahrtforschungsprojektes »AUTOGLARE - Fortschrittliche Metallrumpfbauweise - glasfaserverstärktes Aluminium und automatisierte Fertigungsprozesse für hohe Produktionsraten im Flugzeugbau; Teilvorhaben: NFM-GLARE« (FKZ: 20W1517D) haben Forscher des Fraunhofer IWS Dresden und des Fraunhofer IFAM in Bremen eine Technologie zur effizienten, umweltschonenden, großflächigen Oberflächenvorbehandlung von Glasfaser-Metall-Laminaten (GLARE) entwickelt. Die mit dieser Oberflächenvorbehandlung geklebten Mehrlagenverbünde haben nachweislich sehr gute Adhäsions- und Korrosionseigenschaften, so dass auf eine chemische Vorbehandlung mit Anodisierbädern verzichtet werden kann.

GLARE gilt in der Luftfahrtindustrie als Leichtbauwerkstoff mit großem Zukunftspotenzial. Es besteht aus mehreren jeweils nur einige Zehntelmillimeter starken Aluminium- und Faserverbundlagen. Gegenüber reinen Metallen bietet das neue Material neben der Gewichtseinsparung auch ein verbessertes Durchbrand- sowie Einschlagverhalten und aufgrund der verzögerten Rissausbreitung ein verbessertes Ermüdungsverhalten.


Laserstrukturierungsanlage am Fraunhofer IWS Dresden

© Fraunhofer IWS Dresden


Prüfgeometrie zur Analyse der Adhäsionseigenschaften an GLARE

© Fraunhofer IWS Dresden

Die Herstellung dieses Halbzeuges ist wegen der bisher noch sehr geringen Stückzahlen jedoch kaum automatisiert und damit kosten- und ressourcenaufwändig. In Zusammenarbeit mit weiteren Industrie- und Forschungspartnern arbeiten das Fraunhofer IWS Dresden und das IFAM Bremen deshalb an grundlegenden Technologien für die automatisierte GLARE-Fertigung.

Ein Schwerpunkt der Forschungsarbeiten liegt auf der Entwicklung von Verfahren, mit denen die bisher auf nass-chemischer Basis erfolgende Oberflächenvorbehandlung effizienter und umweltschonender erfolgen kann. Die Herausforderungen an die Alternativtechnologien sind sehr groß. Konventionelle Anodisierbäder reinigen nicht nur die Oberfläche sondern verbessern auch die Adhäsion zum faserverstärkten Klebefilm durch eine Oberflächenvergrößerung und Aktivierung.

Ein Lösungsansatz des Fraunhofer IWS war die Vorbehandlung der Klebestelle durch das Reinigen und die Strukturierung mit Laserstrahlung. Für den Materialabtrag kamen bisher immer gepulste Lasersysteme zum Einsatz, da nur sie die entsprechend hohen Intensitäten zum Verdampfen des Metalls erzielten.

Allerdings werden bei der klassischen Reinigung und Klebestellenvorbehandlung mit diesen Lasersystemen lediglich einige Quadratzentimeter bearbeitet. Im Projekt war jedoch die Strukturierung von mehreren Quadratmetern Oberfläche und damit ein deutlich effizienteres Lasersystem erforderlich.

Die Wissenschaftler des Fraunhofer IWS Dresden benutzen für die Vorbehandlung einen leistungsstarken kontinuierlich emittierenden Festkörperlaser und die Remotetechnologie. Durch eine sehr gute Bündelung der Laserstrahlung im Kilowatt-Bereich bei gleichzeitig schneller Spot-Bewegung über das Substrat kann ein reproduzierbarer Materialabtrag erzielt werden.

Um eine gute Produktivität zu erhalten bewegt sich der Laserspot mit bis zu 300 m/s linienförmig über die Oberfläche. So können Flächenraten von aktuell 1m² pro Minute erzielt werden. Im Vergleich dazu dauert eine nass-chemische Vorbehandlung in verschiedenen Bädern mindestens 20 Minuten.

Die auf den Aluminiumoberflächen erzeugten Strukturtiefen von 10 µm und mehr ermöglichen eine optimale Adhäsion zum Klebefilm. Die Untersuchungen des Fraunhofer IFAM Bremen zeigen auch, dass durch den Laserprozess die native und häufig poröse Oxidschicht entfernt und gleichzeitig eine homogene Grenzschicht mit deutlich verbesserten Korrosionsschutzeigenschaften entsteht.

Besuchen Sie uns auf der Hannover Messe Industrie (24.4.-28.4.2017) in der
Halle 6 / Stand A30 (»Industrial Supply«).

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden
01277 Dresden, Winterbergstr. 28

Annett Klotzbach
Kleben und Faserverbundtechnik
Telefon: +49 351 83391-3235
Fax: +49 351 83391-3300
E-Mail: annett.klotzbach@iws.fraunhofer.de

Dr. Ralf Jäckel
Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Telefon: +49 351 83391-3444
Fax: +49 351 83391-3300
E-Mail: ralf.jaeckel@iws.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

http://www.iws.fraunhofer.de
http://www.iws.fraunhofer.de/de/presseundmedien/presseinformationen.html

Dr. Ralf Jaeckel | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Strömungssonden aus dem 3D-Drucker
25.05.2018 | Technische Universität München

nachricht Nutzfahrzeuge: Neuer Professor entwickelt effizientere und leichtere Bauteile mit 3D-Metall-Drucker
03.05.2018 | Technische Universität Kaiserslautern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics