Alternative zum Kleben

Kunststoff und Metall per Faserlaser verbinden

Als technologische Prozessalternative zum herkömmlichen Kleben von Multimaterialverbünden stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) ein Laserverfahren zur Verbindung von einfachen Halbzeugen, den Organoblechen mit Metallen, wie etwa hochfestem Stahl vor.

In Kombination mit dem Laserschneiden sowie dem Oszillationsschweißen soll sich das Laserschweißverfahren aufgrund der hohen Automatisierbarkeit und der guten Kontrollierbarkeit der Energieeinbringung besonders für die Großserienproduktion eignen, beispielsweise von Traktionsbatterien für Fahrzeuge.

Dieser Prozess kann im Automobilleichtbau ebenso eingesetzt werden wie in den Bereichen Mechanik und Kleinbauteile. Bei dem zweistufigen Verfahren wird zunächst über einen kontinuierlich emittierenden Faserlaser auf der Metallseite mit hoher Geschwindigkeit eine Mikrostruktur eingebracht. Die Strukturen mit Breiten von 30 µm und circa 100 µm Tiefe weisen einen Hinterschnitt auf. Im nachfolgenden Fügeschritt wird der Kunststoff an die Struktur gedrückt und bis zur schmelzflüssigen Phase des Matrixwerkstoffes erwärmt. Der Matrixwerkstoff fließt dann in die Mikrostrukturen und verkrallt sich in den Hinterschnittstrukturen. Die so entstandene Verbindung ist nach Angaben der Forscher hochbelastbar ohne die Anwendung eines Zusatzwerkstoffs.

In Kombination mit dem Laserschneiden sowie dem Oszillationsschweißen soll sich das Laserschweißverfahren aufgrund der hohen Automatisierbarkeit und der guten Kontrollierbarkeit der Energieeinbringung besonders für die Großserienproduktion eignen, beispielsweise von Traktionsbatterien für Fahrzeuge. „Um die Batteriefertigung in Deutschland voranzutreiben - derzeit werden die meisten Komponenten von auswärts eingekauft - müssen unsere Prozesse automatisierbar, robuster und günstiger werden“, erklärt Dr. Alexander Olowinsky, Gruppenleiter am Fraunhofer ILT. Entwickelt wurde das Verfahren im Rahmen des Verbundprojekts „Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität II“, in dem Verfahren zur Herstellung von Leichtbau-Batteriepacks erarbeitet werden. cs

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