Verbundwerkstoffe
Arbeitsschwerpunkte der Gruppe
- Hochleistungslaserstrahlschneiden von CFK
- Laserdurchstrahlschweißen von verstärkten und unverstärkten Kunststoffen
- Schädigungsfreier CFK-Materialabtrag mit gepulsten Lasersystemen
Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK, Komposite) gewinnen dank ihrer besonderen Materialeigenschaften, wie Beständigkeit und Steifigkeit bei vergleichsweise geringer Dichte, in der Luftfahrt- und Automobilindustrie aber auch in der Sportartikelproduktion und dem Windkraftanlagenbau zunehmend an Bedeutung. Zeitgleich zeigen sich mit wachsender Verbreitung der Komposite auch die Schwierigkeiten bei deren Weiterverarbeitung.
Laserbasierte Verfahren zur Materialbearbeitung von Kompositen mit den Vorteilen des verschleiß- und kräftefreien Bearbeitens werden am LZH bereits erfolgreich in folgenden Bereichen angewendet:
- Schneiden/Trimmen
- Oberflächenaktivierung/-reinigung
- 3D-Strukturierung
- Beschriften
- Bohren ( > 25μm)
- Schweißen
Die Arbeitsgruppe Verbundwerkstoffe arbeitet eng sowohl mit Partnern aus der Industrie als auch mit Partnern in öffentlich geförderten Projekten (national und international) zusammen. Dabei werden bekannte laserbasierte Prozesse weiterentwickelt sowie neue Verfahren und Anwendungsfelder erforscht.
BMBF-Förderinitiative: Wissenschaftliches Vorprojekt CFK-Massiv: Laserstrahlbearbeitung von CFK-Werkstoffen im Dickenbereich oberhalb von 3 mm
Ziel des Projekts ist die Schaffung einer wissenschaftlichen Grundlage, um die Anwendung von Lasertechnologien, insbesondere das Laserstrahltrennen und –besäumen, für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe zu etablieren. Damit soll langfristig das große Marktpotenzial der Materialbearbeitung von CFK für die optischen Technologien zugänglich gemacht werden. So wurde bereits das Problem freiliegender Faserenden während des Laserstrahlschneidens, durch eine in-Situ Versiegelung mittels eines Thermoplastpulvers gelöst.
Förderträger: NBank
CFK-Las: Laserbearbeitung von CFK-Werkstoffen
Im Rahmen dieses durch das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur geförderten Forschungsvorhabens soll die effiziente und hochpräzise Bearbeitung von großflächigen CFK-Bauteilen mittels Laserstrahlung systematisch untersucht werden. Dabei finden industriell einsetzbare Laserquellen mit unterschiedlichen Parametern wie Wellenlänge, mittlere Leistung und Repetitionsraten sowie gepulste und dauerstrich (continuous-wave) Systeme Anwendung.
Eurostars-Projekt LAWOCS: Entwicklung eines Laserdurchstrahlschweißprozesses für verstärkte Thermoplaste
Im Zuge dieses Forschungsprojektes soll ein Laserdurchstrahlschweißprozess für langfaser- und kurzfaserverstärkte sowie mit Additiven versetzte thermoplastische Kunststoffe auf kohlenstofffaserverstärkten Thermoplaste entwickelt werden. Industrie- und Forschungspartner aus Deutschland, England und den Niederlanden testen gemeinsam unterschiedliche, durch das Anwendungsgebiet bestimmte, Materialkombinationen sowie verschiedene Fügegeometrien. LAWOCS wird durch das Eureka Programm der EU gefördert.
Eurostars-Projekt PLASER: Entwicklung eines tragbaren, laserbasierten Reparaturwerkzeugs zur „infield“ Reparatur von CFK-Bauteilen
Das ebenfalls durch das Eureka Programm der EU geförderte Forschungsprojekt hat die Entwicklung eines laserbasierten Reparaturwerkzeugs für CFK zum Ziel. Zusammen mit Industriepartnern aus Deutschland und Frankreich steht dabei zum einen die Untersuchung und Bestimmung der geeigneten Laserparameter und einer geeigneten Laserquelle im Fokus. Zum anderen wird die Entwicklung des Werkzeugs sowie die Integration der Laserquelle vorangetrieben. Abschließendes Ziel des Projektes ist die Einführung des entwickelten Reparaturtools in den Markt. Die Bewertungskriterien für einen industriellen Einsatz sind:
- Minimale Wärmeeinflusszone
- Reduzierung der Prozesszeit
- Automatisierbarkeit
- Reproduzierbarkeit
Gruppenleitung
Peter Jäschke
Telefon : (05 11) 27 88-432
E-Mail: p.jaeschke@lzh.de
