HoLQueSt 3D
Runtime: 
1 August 2013 bis 31 Juli 2017
Sponsored by: 
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

 

Projekttitel

3D Hochleistungs-Laserbearbeitung zur Qualitäts- und Durchsatzsteigerung für die prozesssichere, automatisierte Fertigung von CFK-Leichtbau-Strukturen (HoLQueSt 3D) – Teilvorhaben: Entwicklung von Prozessen zur CFK-Bearbeitung auf Basis eines fasergeführten ns-Hochleistungslasers.

 

Motivation

Eine zentrale Herausforderung unserer Zeit ist der effiziente Umgang mit begrenzten Ressourcen. Die Reduktion des Fahrzeuggewichtes ist damit der entscheidende Faktor für den Automobilbau der Zukunft. Leichtbauwerkstoffe, die sowohl hohe Festigkeiten als auch Steifigkeiten mitbringen, spielen hierbei eine entscheidende Rolle, denn bei der Sicherheit dürfen unter dem Aspekt der Gewichtsreduktion keine Abstriche gemacht werden.

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) bringen die geforderten Eigenschaften mit. Gleichzeitig stellt der Werkstoff CFK die Fertigungstechnik aber vor große Herausforderungen, so dass aktuell im Automobilbau CFK-Komponenten vorwiegend im Sportwagenbereich und in automobilen Kleinserien Verwendung finden.

Will man Autos auf der Basis von CFK zukünftig auch in großen Stückzahlen produzieren, besteht besonderer Bedarf an automatisierbaren Fertigungstechnologien, vor allem für das Zuschneiden dieses Leichtbauwerkstoffs. Existierende Verfahren wie das Fräsen oder das Wasserstrahlschneiden zeigen prozessbedingte Nachteile wie etwa den sehr hohen Werkzeugverschleiß sowie die Handhabung von Wasser und Abrasivmitteln, die sich technologisch nicht lösen lassen.

 

Das Projekt

Im aktuellen Verbundprojekt HolQueSt 3D entwickeln sieben Partner aus Industrie und Wissenschaft unter der Leitung der Volkswagen AG gemeinsam einen Prozess zur 3D Hochleistungs-Laserbearbeitung von CFK-Leichtbau-Strukturen. Der Laser erlaubt gegenüber herkömmlichen Technologien eine berührungslose, hochpräzise Bearbeitung ohne Werkzeugverschleiß bei gleichzeitig hoher Reproduzierbarkeit und Flexibilität. Bisher kann die Laserbearbeitung von CFK allerdings durch starke Wärmeentwicklung Schädigungen in der Bearbeitungszone verursachen. Ein lückenhaftes Prozessverständnis sowie der Mangel an ausgereiften Bearbeitungsstrategien stellen momentan wesentliche Hürden für die Verbreitung von Laserbearbeitungsprozessen für CFK dar.

Auf der Basis eines neuen, fasergeführten Hochleistungslasers mit Pulsdauern im Nanosekundenbereich (Trumpf Laser GmbH + Co. KG) entwickelt das LZH eine speziell auf die CFK-Bearbeitung abgestimmte Prozessstrategie sowie eine optimierte Prozessüberwachung. Die Freisetzung von zum Teil gesundheitsgefährdenden Partikeln und Dämpfen stellt  für den Lasereinsatz im Bereich des Leichtbaus ein weiteres Produktionshemmnis dar. Hier will das LZH gemeinsam mit der Jenoptik Katasorb GmbH Abhilfe schaffen, indem über die Charakterisierung der Prozessemissionen eine geeignete Methode zur gezielten Nachbehandlung und Filterung entwickelt wird.

Auf Grundlage dieser neuen Konzepte soll zukünftig eine großserienfähige CFK-Bearbeitung, angepasst an die Bedarfe der Automobilfertigung, zur Verfügung gestellt werden. So könnten die ressourcensparenden Leichtbaukonzepte schon bald in der Automobilgeneration der Gegenwart Verwendung finden.

 

Das Konsortium

 

Mehr Informationen finden Sie demnächst unter www.holquest.de.