Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Strukturieren und Entschichten von Faserverbundbauteilen mittels Ultrakurzpuls-Laserstrahlung

13.07.2016

Verbundwerkstoffe aus Glas- oder Kohlefasern zeichnen sich durch ein geringes spezifisches Gewicht und herausragende mechanische Eigenschaften aus. Bereits heute werden faserverstärkte Bauteile erfolgreich in der industriellen Serienfertigung verarbeitet. Das Material bringt zwar Einschränkungen im Bereich der Verarbeitungsprozesse mit sich, diese lassen sich jedoch durch die geschickte Nutzung von Laserprozessen ausgleichen.

Nachdem die Faserverbundwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrt bereits seit längerer Zeit zum Einsatz kommen, haben sie ihren erfolgreichen Einzug auch in zahlreichen anderen Bereichen wie beispielsweise dem Automobilbau, der Medizintechnik oder der Baubranche gehalten. Der Bedarf nach Materialien und Bearbeitungsverfahren wächst entsprechend schnell.


Freigelegte Faserstruktur

Fraunhofer ILT, Aachen


Mittels Laser entschichtete Bauteile aus CFK

Fraunhofer ILT, Aachen

Die hochwertigen mechanischen Eigenschaften von Faserverbundbauteilen resultieren aus einer belastungsangepassten Zusammensetzung aus Polymermatrix und Fasern. Um das Matrixmaterial oberflächennah zu entfernen wurde am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT ein Verfahren entwickelt, mit dem es möglich ist, die äußeren Schichten der umgebenden Polymermatrix zu entfernen, ohne die darunterliegenden Fasern zu beschädigen.

Freilegen von Kohlefaserbauteilen

Durch die Verwendung von ultrakurz gepulster Laserstrahlung lässt sich der zumeist aus Epoxidharz bestehende Matrixkunststoff orts- und tiefenselektiv bearbeiten und sogar vollständig entfernen. Eine angepasste Prozessführung erlaubt eine Oberflächenbearbeitung derart, dass die nachfolgenden Fasern keine Schädigung erfahren.

»Dies gelingt durch eine ortsselektive Anpassung von Laserleistung und Strahlführung. « erklärt Dipl.-Ing. Christian Hördemann, Wissenschaftler am Fraunhofer ILT. »Dabei lassen sich auch komplexe Geometrien und 3D Bauteile mit dem Laser bearbeiten. « Die Oberflächenbearbeitung ohne Störung der belastungsorientiert verarbeiteten Fasern ist insbesondere für die Luft- und Raumfahrt von großem Interesse.

Ungleiche Bauteile verbinden und Kunststoff-Bauteile umweltfreundlich metallisieren

Ein mögliches Einsatzgebiet des neuartigen Verfahrens ist die Vorbereitung einer festen Verbindung zwischen Verbundmaterialien und angrenzenden Bauteilen. Artungleiche Kunststoffe können in einem Folgeschritt direkt an die freigelegte Faserstruktur angespritzt werden, wobei sie die Fasern umgeben und formschlüssig miteinander gefügt werden. Auch für nachfolgende Arbeitsschritte mittels Kleben eignet sich das Verfahren. Für bestimmte Anwendungen müssen CFK- und Kunststoff-Bauteile mit leitfähigen Schichten versehen werden. Gemeinsam mit dem Fraunhofer IST wurde das Verfahren so weiterentwickelt, dass Kunststoffbauteile ohne Verwendung von schädlichen Cr(VI)-Verbindungen mit einer haftfesten Kupferschicht versehen werden können. Auch eine Direktmetallisierung ist möglich. Anwendung findet das Verfahren für hochbelastete Antennenkörper aber auch zur Verchromung von dekorativen Leichtbauteilen.

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Christian Hördemann
Gruppe Mikro- und Nanostrukturierung
Telefon +49 241 8906-8013
christian.hoerdemann@ilt.fraunhofer.de

Dr.-Ing. Arnold Gillner
Leiter des Kompetenzfeldes Abtragen und fügen
Telefon +49 241 8906-148
arnold.gillner@ilt.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15
52074 Aachen


Weitere Informationen:

http://www.ilt.fraunhofer.de
http://s.fhg.de/J5m


Petra Nolis | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide
20.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Metamaterial: Kettenhemd inspiriert Physiker
19.01.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie