Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Leichtbau

Leichtbau in der Mobilität ist entscheidend für hohe Reichweiten und einen geringen Energieverbrauch. Lasertechnologie spielt hierbei eine zentrale Rolle, da sie flexibel, verschleißfrei und schnell ist und den Einsatz von Klebstoffen überflüssig macht. Das Fraunhofer ILT entwickelt innovative Verfahren zur Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen und zur Kombination verschiedener Werkstoffe im Leichtbau. So werden Bearbeitungszeiten reduziert und die automatisierte Herstellung von Bauteilen ermöglicht.

Laserstrahlschneiden

Das Fraunhofer ILT entwickelt innovative Verfahren zur Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen und zur Kombination verschiedener Werkstoffe im Leichtbau. So werden Bearbeitungszeiten reduziert und die automatisierte Herstellung von Bauteilen ermöglicht.

Kunststoff-Metall-Verbindungen

Aus Kosten- und Stabilitätsgründen werden Leichtbau-Komponenten häufig aus verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzt. Dies erfordert eine Fügetechnik, die artungleiche Werkstoffkombinationen sicher und mit kurzen Prozesszeiten verbindet. Gerade die Verbindung von Kunststoff mit Metall stellt eine Herausforderung dar; ein direktes, hochfestes Verschweißen dieser Kombination ist nicht möglich. Abhilfe schaffen Fügeverfahren, bei denen die Metalloberfläche zunächst durch eine Hochgeschwindigkeits-Lasermikrostrukturierung mit Hinterschnitten und definierten Rauigkeiten versehen wird oder Ultrakurzpulslaser eine poröse Oberfläche erzeugen. Im nachfolgenden laserbasierten Fügeprozess wird der Kunststoff selektiv an der Fügestelle zwischen Metall und Kunststoff aufgeschmolzen, so dass sich dieser dauerhaft in der zuvor bearbeiteten Metalloberfläche verkrallen kann.

Laserstrahlfügen

Zur Herstellung komplexer Faserverbundbauteile aus mehreren Einzelelementen bietet sich das Laserdurchstrahlschweißen an. Es bietet den Vorteil, dass die nötige Energie direkt in der Kontaktzone der zu fügenden Bauteile deponiert wird und dabei das Bauteil ansonsten unbeeinflusst bleibt. Fügeteilvorbereitungen und lange Aushärtezeiten entfallen, das Verfahren kann direkt in den Fertigungsfluss integriert werden. Mit einer optischen Anpassung der Strahlungspropagation lassen sich dabei auch Werkstoffe mit hohem Fasergehalt so fügen, dass die Anforderungen nach robusten Prozessen in der Serienfertigung erfüllt werden können.

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