Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Remote-Laserschneiden verpasst Faserverbundbauteilen den letzten Schnitt

08.06.2012
Das Fraunhofer IWS Dresden stellt auf der LASYS in Stuttgart den Remote-Laserprozess für eine konturnahe, schnelle und flexible Endbearbeitung von TFP-Verbundstrukturen vor.
Extrem schnelle, präzise Steuerbarkeit und Bewegung des Lasers, kurze Wechselwirkungszeiten zwischen Laserstrahlung und Bauteil und daraus folgende Produktivitätssteigerungen gegenüber klassischen Fertigungsverfahren sind die Vorteile des Remote-Laserstrahlschneidens, welches das Fraunhofer IWS für eine breite Palette von Kunststoff- und Composite-Materialien zur Verfahrens- und Systementwicklung einsetzt.

So konnte beispielsweise die Remote-Lasertechnologie für das Schneiden von Airbaghüllen und -säcken bereits in die Industrie überführt und mit den entwickelten Systemen Produktivitätssteigerungen von bis zu 90 % gegenüber dem konventionellen Schnitt erreicht werden. Erfolgreich wurde der kontinuierliche Vorschub der Gewebebahn mit der schnellen Bewegung der Scannerspiegel kombiniert und somit ein effektiver und flexibler »on the fly«-Zuschnitt von Textilbahnen realisiert.

Textile Materialien ganz anderer Art sind in der Kunstrasenherstellung oder für Dämpfungsstrukturen im Einsatz, bei denen einzelne, praktisch endlose glatte Fasern – sogenannte Filamente – geometrisch definierte Kräuselungen erhalten müssen. Im Rahmen eines durch die Sächsische Aufbaubank geförderten Verbundvorhabens zwischen der Firma thoenes® Dichtungstechnik GmbH und dem Fraunhofer IWS wurde ein Remote-Laserprozess zum Texturieren entwickelt, der eine Kurzzeitwärmebehandlung von zeitgleich bis zu acht bewegten Kunststoff-Filamenten ermöglicht. Dabei wurde demonstriert, dass textile Kenndaten wie Restschrumpf, Einkräuselung und Zugfestigkeit reproduzierbar beeinflusst werden, ohne eine mechanische Schädigung oder ein Anschmelzen hervorzurufen.

Kraftflussgerechte Verstärkungsfaserstruktur in Form eines Brake-Boosters (Material: Carbonfaser-Composite). Institut für Polymerforschung IPF Dresden e.V. / Fraunhofer IWS Dresden

Das Streben nach energieeffizienten, leichten Transportmitteln für den Personen- und Güterverkehr verlangt auch Fertigungstechnologien für Faserverbundstrukturen, wie z. B. für carbon- oder glasfaserverstärkten Kunststoff (CFK bzw. GFK). In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden diese Materialien zwar seit langem eingesetzt, jedoch konnte eine »high-volume«-Produktion, wie im Automobilbau gefordert, bislang nur ansatzweise umgesetzt werden. Dies liegt insbesondere an der aufwendigen Herstellungstechnologie so-wie der zeit- und kostenintensiven Endbearbeitung des Materials durch Wasserstrahlschneiden bzw. mechanische Bearbeitung mit hohem Werkzeugverschleiß.

Der klassische Laserprozess ist durch die starke thermische Schädigung der Schnittzone des Faser-Matrix-Verbundes keine Alternative für eine serientaugliche Massenproduktion. Deutliche Effizienzsteigerungen konnten hingegen beim Einsatz der hochdynamischen Strahlablenkung am Fraunhofer IWS erzielt werden. Die sehr hohen Prozessgeschwindigkeiten führen zu einer geringen Wechselwirkungszeit zwischen Laserstrahl und Werkstoffverbund, so dass die thermische Zersetzung des Matrixwerkstoffes an der Schnittfuge auf ein Minimum reduziert wird und der Prozess flexibel und hocheffizient gestaltet wer-den kann.

Eine spezielle Art von Faserverbundstrukturen stellen die mittels Tailored Fiber Placement (TFP) hergestellten Bauteile dar, deren industrieller Einsatz durch eine konturnahe, schnel-le und flexible Endbearbeitung mittels Remote-Laserschneiden einen enormen Schub erhalten wird. Bei dem im Institut für Polymerforschung Dresden e.V. entwickelten TFP-Verfahren werden Faserbündel (z. B. Carbon, Glas, Aramid), sogenannte Rovings oder Verstärkungsfäden, auf ein Trägermaterial in nahezu beliebiger Form und Dicke aufgestickt und danach mit einem Matrixwerkstoff infiltriert und verfestigt. Die durch vorab durchgeführte Kraftfluss- und Spannungsberechnungen entstandene bauteiloptimierte Struktur weist bei gleicher Steifigkeit ein viel geringeres Gewicht gegenüber klassischen Faserverbundstrukturen auf. Vielfältige Anwendungen, vom Brake-Booster für Fahrradbremsen über Rahmen von Flugzeugfenstern bis zu maßgeschneiderten Iso-grid-Strukturen im Leichtbau, sind die Einsatzgebiete der TFP-Technologie. Noch wird die gewünschte Endstruktur aufwendig mit mechanischen Bearbeitungsverfahren von den Matrixrückständen und dem Stickgrund freigelegt. Doch auch hier konnten die Wissenschaftler des Fraunhofer IWS den äußerst schnellen, flexiblen und präzisen Remote-Laserstrahlprozess für eine effizientere und letztlich kostengünstigere Bearbeitung zum Einsatz bringen.

Besuchen Sie uns vom 12. bis 14. Juni auf der LASYS in Stuttgart (Halle 4 Stand C31) und entdecken die Vorteile und die Vielfältigkeit der im Fraunhofer IWS entwickelten Verfahren und Systeme für die Remote-Laserbearbeitung!

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden
01277 Dresden, Winterbergstr. 28
Annett Klotzbach
Telefon: (0351) 83391 3235
Telefax: (0351) 83391 3300
E-Mail: annett.klotzbach@iws.fraunhofer.de
Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Ralf Jäckel
Telefon: (0351) 83391 3444
Telefax: (0351) 83391 3300
E-mail: ralf.jaeckel@iws.fraunhofer.de

Dr. Ralf Jaeckel | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.iws.fraunhofer.de
http://www.iws.fraunhofer.de/de/presseundmedien/presseinformationen.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Jade Hochschule entwickelt Messverfahren zur Prüfung von Schweißnähten unter Wasser
31.03.2020 | Jade Hochschule - Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth

nachricht Wie bioökonomisch optimierte Ressourcen- und Energiekreisläufe bei der Produktion nachhaltiger Lebensmittel helfen
14.02.2020 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Quantenimaging: Unsichtbares sichtbar machen

Verschränkte Lichtteilchen lassen sich nutzen, um Bildgebungs- und Messverfahren zu verbessern. Ein Forscherteam am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena hat eine Quantenimaging-Lösung entwickelt, die in extremen Spektralbereichen und mit weniger Licht genaueste Einblicke in Gewebeproben ermöglichen kann.

Optische Analyseverfahren wie Mikroskopie und Spektroskopie sind in sichtbaren Wellenlängenbereichen schon äußerst effizient. Doch im Infrarot- oder...

Im Focus: Sensationsfund: Spuren eines Regenwaldes in der Westantarktis

90 Millionen Jahre alter Waldboden belegt unerwartet warmes Südpol-Klima in der Kreidezeit

Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Geowissenschaftlern des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)...

Im Focus: A sensational discovery: Traces of rainforests in West Antarctica

90 million-year-old forest soil provides unexpected evidence for exceptionally warm climate near the South Pole in the Cretaceous

An international team of researchers led by geoscientists from the Alfred Wegener Institute, Helmholtz Centre for Polar and Marine Research (AWI) have now...

Im Focus: Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen

Tuberkulose-Bakterien brauchen Eisen zum Überleben. Wird der Eisentransport in den Bakterien gestoppt, so kann sich der Tuberkulose-Erreger nicht weiter vermehren. Nun haben Forscher der Universität Zürich die Struktur des Transportproteins ermittelt, das für die Eisenzufuhr zuständig ist. Dies eröffnet Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Medikamente.

Einer der verheerendsten Erreger, der sich im Inneren menschlicher Zellen vermehren kann, ist Mycobacterium tuberculosis – der Bazillus, der Tuberkulose...

Im Focus: Blocking the Iron Transport Could Stop Tuberculosis

The bacteria that cause tuberculosis need iron to survive. Researchers at the University of Zurich have now solved the first detailed structure of the transport protein responsible for the iron supply. When the iron transport into the bacteria is inhibited, the pathogen can no longer grow. This opens novel ways to develop targeted tuberculosis drugs.

One of the most devastating pathogens that lives inside human cells is Mycobacterium tuberculosis, the bacillus that causes tuberculosis. According to the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

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

Quantenimaging: Unsichtbares sichtbar machen

02.04.2020 | Physik Astronomie

Innovative Materialien und Bauelemente für die Terahertz-Elektronik

02.04.2020 | Materialwissenschaften

Besser gewappnet bei Überflutungen in der Stadt

02.04.2020 | Informationstechnologie

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