Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Industrielle Laserbearbeitung von faserverstärkten Kunststoffen auf der JEC 2016

12.02.2016

Verbundmaterialien wie CFK und GFK erobern heute die industrielle Serienfertigung. Das Material gilt als schwierig, aber moderne Laser machen kurze Taktzeiten bei konstanter Qualität möglich. Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT hat eine ganze Palette von laserbasierten Technologien für die Bearbeitung von Verbundmaterialien entwickelt und zeigt sie vom 8. bis zum 10. März auf der JEC World 2016 in Paris (Halle 5A, Stand E70).

Nicht nur im Automobilbereich und in der Luftfahrt stehen Verbundmaterialien für hohe Festigkeit bei geringerem Gewicht. Viele andere Bereiche führen die neuen Werkstoffe jetzt auch ein, der Bedarf nach Materialien und Bearbeitungsverfahren wächst entsprechend schnell.


Bild 1: Mit einem hochentwickelten Laserprozess lassen sich bei 8 mm dicken CFK-Teilen saubere Schnittkanten erreichen.

© Fraunhofer ILT, Aachen


Bild 2: Eine Autotür mit GFK-Versteifung wird vor Ort als Beispiel für das lasergestützte Fügen von Kunststoff-Metall-Hybridverbindungen zu sehen sein.

© Fraunhofer ILT, Aachen.

Die Fachmesse für Kompositmaterialien JEC World in Paris wächst mit und ist gerade zu einem neuen – größeren - Standort gewechselt. In diesem Jahr werden dort mehr als 1.300 Aussteller und über 35.000 Besucher erwartet.

Mit dabei ist wieder das Fraunhofer ILT auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 5A. Die Aachener entwickeln seit Jahren Verfahren für die Laserbearbeitung von Verbundmaterialien. Schneiden, Abtragen, Bohren und Schweißen gehören dazu, aber auch das Fügen von Kunststoff-Metall-Hybridverbindungen.

In Paris ist ein Team vor Ort, um an verschiedenen Beispielen zu erklären, wie sich mit dem Laser Wirtschaftlichkeit und Qualität in der Bearbeitung zusammenbringen lassen.

CFK-Bauteile bis 10 mm Dicke schneiden

Carbonfaser-verstärkter Kunststoff ist schwer zu bearbeiten, weil er aus zwei grundverschiedenen Komponenten besteht: Hochfesten und temperaturbeständigen Carbonfasern und einer weichen Kunststoffmatrix. Je dicker das Material ist, desto schwerer lässt sich eine schädigungsfreie Schnittkante erreichen. Der Laserstrahl ist hier das ideale verschleißfreie Werkzeug.

Mit hoher Geschwindigkeit wird er mehrfach über die Schnittkontur geführt und bearbeitet das Bauteil auf diese Weise materialschonend. Die spezielle Technologie wurde im Rahmen des Förderprojektes HyBriLight unter anderem für die Luftfahrtindustrie entwickelt.

Kunststoff- und Metallteile kraftschlüssig fügen

Gerade in der Automobilindustrie tritt immer wieder das Problem auf, dass unterschiedliche Materialien wie Kunststoff und Metall verlässlich und dauerhaft miteinander verbunden werden müssen. Auch hier haben die Experten vom Fraunhofer ILT in Aachen eine industrietaugliche Lösung entwickelt.

In einem zweistufigen Prozess wird zuerst die Metalloberfläche mit dem Laser strukturiert. Danach wird der Kunststoff mit dem Laser oder über Induktion erhitzt und mit dem Metallteil verbunden.

Im Vergleich zum Kleben verzichtet der Prozess auf Zusatzwerkstoffe und erfordert auch keine zusätzlichen Zeiten zum Aushärten oder für eine Reinigung der Oberflächen. Bei der Vorbereitung der Metallseite kann die Mikrostruktur sogar an den späteren Kraftfluss im Werkstück angepasst werden, so dass die Metallkomponente möglichst dünn und gewichtssparend ausgelegt werden kann.

Die Technologie wurde im EU-Projekt PMJoin mit Partnern aus der Automobilindustrie entwickelt, als Demonstrator wird eine Autotür mit einer GFK-Versteifungsstrebe vor Ort zu sehen sein. Derzeit bereiten die Partner im Nachfolgeprojekt FlexHyJoin eine vollautomatisierte Version des Verfahrens vor.

Metallische Einsätze in textilen Preforms

Bei metallischen Werkstoffen gehören Schraub- und Nietverbindungen zu den klassischen Wegen, um Kräfte zu übertragen. Bei Faserverbundkunststoffen ist das wesentlich schwieriger. Vor allem das Einbringen der Bohrungen für den Kraftschluss erfordert mehr Know-how.

Im BMWi-geförderten Verbundprojekt LaserInsert erarbeitet das Team vom Fraunhofer ILT derzeit ein großserientaugliches, laserbasiertes Verfahren für dieses Problem. Dabei wird zuerst ein Loch mit einem Ultrakurzpulslaser in das noch nicht harzgetränkte Material gebohrt, danach wird ein Metall-Insert eingesetzt und dann die Harzmatrix eingebracht. Am Ende liegt ein konsolidiertes Werkstück in Metall-FVK-Mischbauweise vor.

Neben den Prozessen optimieren die Partner in dem Projekt auch die textilen Strukturen, die in Kombination mit der Laserbearbeitung einen verbesserten Form- und Kraftschluss zu den Inserts aufweisen. Für die Anwendung des Verfahrens wird die Automobil- und Luftfahrtindustrie anvisiert.

Ansprechpartner

Dipl.-Wirt.Ing Christoph Engelmann
Gruppe Mikrofügen
Telefon +49 241 8906-217
christoph.engelmann@ilt.fraunhofer.de

Dr.-Ing. Frank Schneider
Gruppe Laserschneiden
Telefon +49 241 8906-426
frank.schneider@ilt.fraunhofer.de

Dipl.-Ing. Stefan Janssen M.Sc.
Gruppe Laserschneiden
Lehrstuhl für Lasertechnik LLT
RWTH Aachen
Telefon +49 241 8906-8076
stefan.janssen@llt.rwth-aachen.de
www.rwth-aachen.de

Weitere Informationen:

http://www.ilt.fraunhofer.de

Petra Nolis | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"
24.05.2017 | Universität Ulm

nachricht Neue Prozesstechnik ermöglicht Produktivitätssteigerung mit dem Laser
18.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften