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 Cobot-Assistenz in der Montage: Flexible Lösungen für den Mittelstand auf der Hannover Messe 2020
19.02.2020 | Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM

nachricht HMI Preview 2020: Neue Herzen für Brennstoffzellen: Fraunhofer IWU forscht an zukunftsfähiger Serienproduktion
12.02.2020 | Fraunhofer-Gesellschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Fraunhofer IOSB-AST und DRK Wasserrettungsdienst entwickeln den weltweit ersten Wasserrettungsroboter

Künstliche Intelligenz und autonome Mobilität sollen dem Strukturwandel in Thüringen und Sachsen-Anhalt neue Impulse verleihen. Mit diesem Ziel fördert das Bundeswirtschaftsministerium ab sofort ein innovatives Projekt in Halle (Saale) und Ilmenau.

Der Wasserrettungsdienst Halle (Saale) und das Fraunhofer Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung, Institutsteil Angewandte Systemtechnik...

Im Focus: A step towards controlling spin-dependent petahertz electronics by material defects

The operational speed of semiconductors in various electronic and optoelectronic devices is limited to several gigahertz (a billion oscillations per second). This constrains the upper limit of the operational speed of computing. Now researchers from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg, Germany, and the Indian Institute of Technology in Bombay have explained how these processes can be sped up through the use of light waves and defected solid materials.

Light waves perform several hundred trillion oscillations per second. Hence, it is natural to envision employing light oscillations to drive the electronic...

Im Focus: Haben ein Auge für Farben: druckbare Lichtsensoren

Kameras, Lichtschranken und Bewegungsmelder verbindet eines: Sie arbeiten mit Lichtsensoren, die schon jetzt bei vielen Anwendungen nicht mehr wegzudenken sind. Zukünftig könnten diese Sensoren auch bei der Telekommunikation eine wichtige Rolle spielen, indem sie die Datenübertragung mittels Licht ermöglichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) am InnovationLab in Heidelberg ist hier ein entscheidender Entwicklungsschritt gelungen: druckbare Lichtsensoren, die Farben sehen können. Die Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in der Zeitschrift Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201908258).

Neue Technologien werden die Nachfrage nach optischen Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen erhöhen, darunter auch die Kommunikation mithilfe von...

Im Focus: Einblicke in die Rolle von Materialdefekten bei der spin-abhängigen Petahertzelektronik

Die Betriebsgeschwindigkeit von Halbleitern in elektronischen und optoelektronischen Geräten ist auf mehrere Gigahertz (eine Milliarde Oszillationen pro Sekunde) beschränkt. Die Rechengeschwindigkeit von modernen Computern trifft dadurch auf eine Grenze. Forscher am MPSD und dem Indian Institute of Technology in Bombay (IIT) haben nun untersucht, wie diese Grenze mithilfe von Lichtwellen und Festkörperstrukturen mit Defekten erhöht werden könnte, um noch größere Rechenleistungen zu erreichen.

Lichtwellen schwingen mehrere hundert Trillionen Mal pro Sekunde und haben das Potential, die Bewegung von Elektronen zu steuern. Im Gegensatz zu...

Im Focus: Charakterisierung von thermischen Schnittstellen für modulare Satelliten

Das Fraunhofer IFAM in Dresden hat ein neues Projekt zur thermischen Charakterisierung von Kupfer/CNT basierten Scheiben für den Einsatz in thermalen Schnittstellen von modularen Satelliten gestartet. Gefördert wird das Projekt „ThermTEST“ für 18 Monate vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Zwischen den Einzelmodulen von modularen Satelliten werden zur Kopplung eine Vielzahl von Schnittstellen benötigt, die nach ihrer Funktion eingeteilt werden...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

4. Fachtagung Fahrzeugklimatisierung am 13.-14. Mai 2020 in Stuttgart

10.02.2020 | Veranstaltungen

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

Supercomputer „Hawk“ eingeweiht: Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart erhält neuen Supercomputer

19.02.2020 | Informationstechnologie

Soziale Netzwerke geben Aufschluss über Dates von Blaumeisen

19.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungsnachrichten

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