Feste Verbindung

Brillenträger kennen das Problem: Man stößt irgendwo an oder zieht ohne Nachzudenken den Pullover über den Kopf – und schon ist es passiert. Vor allem bei randlosen Kunststoffbrillen lockern sich die Metallbügel leicht. Abhilfe verspricht LIFTEC, ein neues, bereits zum Patent angemeldetes Verfahren aus dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen.

Es macht Kunststoff-Metall-Verbindungen – etwa Brillengläser und Bügel – stabiler als bisher. »Mit einem Laser erwärmen wir die Stirnseite des Metallstifts, der den Bügel an den Gläsern befestigt. Die Laserstrahlung durchdringt das transparente Kunststoffglas, ohne es zu beschädigen. Sie trifft auf den Metallstift und erhitzt diesen auf eine Temperatur, die höher ist als die Schmelztemperatur des Kunststoffs.

Der Metallstift strahlt die Wärme ab und schmilzt das umgebende Material. Unter mechanischem Druck wird das metallische Bauteil in den Kunststoff gepresst. Nach dem Abküh-len entsteht eine formschlüssige Verbindung«, erklärt Dipl.-Ing. Jens Holtkamp vom ILT den Prozess. Die Steckverbindung, die den Bügel bisher am Brillenglas befestigt und die an den Verschluss eines Ohrrings erinnert, wird so überflüssig.

Um Metall und Kunststoff genügend fest miteinander zu verbinden, kommt es auch auf die Form an: Die Forscher versehen das Metall – etwa den Stift der Brillenfassung – mit einer Verdickung, einer Nut oder einer Bohrung, so verbinden sich Kunststoff und Metall rutschfest miteinander. »Zudem messen wir die Wärme, die der Metallstift abstrahlt, mit einem Pyrometer. So können wir die erforderliche Fügetemperatur je nach Werkstoff exakt regeln. Der Vorteil: Die Komponenten werden nicht überhitzt, es entstehen somit kaum Spannungen«, erläutert der Experte.

Nicht nur Metalle, auch keramische Werkstoffe können durch das neue Verfahren mit Kunststoffen verbunden werden. Ebenso sind Kunststoff-Kunststoff-Verbindungen möglich, sofern eine Komponente einen höheren Schmelzpunkt hat, etwa Epoxidharz oder Teflon. Die Möglichkeiten von LIFTEC sind vielfältig: »Bei den Brillen ergeben sich mit dem neuen Verfahren auch für die Designer völlig neue Möglichkeiten – sie können den Bügel an beliebigen Stellen und auf verschiedene Weisen anbringen«, sagt Holtkamp. »Weitere Anwendungen sind Scharniere in Mobiltelefonen und das Fügen von Kunststofffenstern oder -fassaden mit Metallrahmen, die hochfest und dicht werden.« Auf der Messe Productronica vom 13. bis 16. November in München stellen die Forscher das Verfahren vor (Halle B5, Stand 355).