Faserverstärkte Kunststoffe mit Laser bearbeiten Wissenschaften 31.03.10 von Facebook Twitter LinkedIn via eMail teilen An zwei <a href=http://www.fraunhofer.de> Fraunhofer-Instituten</a> wurden neue Verfahren zur Herstellung bzw. zum Fügen von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen entwickelt. In beiden Fällen kommen Infrarot-Laser zum Einsatz. Faserverstärkte Kunststoffe mit Laser bearbeiten <% image name="FraunhoferIPT" %> <small>Die in Aachen ansässigen Fraunhofer-Institute IPT und ILT haben neue Verfahren zur Verarbeitung von faserverstärkten Kunststoffen entwickelt. © Fraunhofer IPT</small> Das am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT entwickelte Verfahren basiert auf dem sogenannten Tape-Legen. Dabei werden Kohlefasern in kilometerlange Kunststoffbänder aus aufschmelzbarem Thermoplast integriert. Diese Bänder sind trotz ihres geringen Gewichts überdurchschnittlich belastbar, was die Schlag-, Zug- und Rissfestigkeit betrifft. Um aus den Tapes stabile Bauteile zu fertigen, werden mehrere Bandlagen aufeinander gestapelt, kurz vor dem Ablegen mit dem Laser angeschmolzen und dann zu einer kompakten Struktur zusammengepresst. Auf diese Weise verschmelzen die Bänder miteinander und kühlen, weil der Laser die Energie zielgerichtet und wohldosiert an das Material abgibt, auch schnell wieder aus, wodurch der Energie- und Zeitaufwand gering gehalten werden kann. Verglichen mit bisherigen Fertigungsverfahren – beispielsweise dem Fügen von Bändern mit Heißluft – kann auch die Qualität der Bauteile verbessert werden. <b>Fügetechnik per Infrarotlaser</b> Die Energie des Lasers kann aber auch zum Zusammenkleben von Bauteilen genutzt werden. Mithilfe einer am Fraunhofer-Institut für Lasertechnologie ILT entwickelten Fügetechnik für glas- oder kohlefaserverstärkte Kunststoffe wird die Oberfläche der Kunststoffteile aufgeschmolzen und diese zusammenpresst, solange sie noch flüssig sind. Lässt man sie anschließend aushärten, entsteht eine äußerst stabile Verbindung. Selbst kompliziert geformte und sperrige Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff lassen sich nach Angaben der Ingenieure dabei so stabil verschmelzen, dass sie den hohen Anforderungen genügen, die Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie stellen. Wolfgang Knapp, der am ILT mit der Optimierung des Prozesses des Laserfügens beschäftigt ist, erklärte die Besonderheiten der Methode: „Das Know-how steckt in der Prozesssteuerung: in der Einstellung des Abstands von Laserkopf und Oberfläche, in der Zeit, die der Laserstrahl an einer Stelle verweilt, in der Kalibrierung des Drucks, mit dem die Oberflächen aufeinandergedrückt werden.“ Die Vielfalt der mit dem Infrarotlaser verschweißbaren Bauteile soll von Rumpfteilen für Flugzeuge über tragende Strukturen für Kraftfahrzeuge und Teile von Bootsrümpfen bis hin zu Raketentanks reichen.
