Door de stijgende vraag naar lichtgewicht constructies worden steeds vaker verschillende materiaalsoorten met elkaar verbonden. Deze materialen verschillen vaak sterk van elkaar, dus de juiste keuze voor een hechtingsmateriaal is cruciaal. Het Fraunhofer ILT ontwikkelde een lasertechniek waarmee kunststof en metaal verbonden kunnen worden. Zo ontstaan hybride componenten.
De combinatie metaal en vezelversterkte kunststoffen komt steeds frequenter voor. Dat komt vooral door de toenemende interesse van de automobielindustrie. Om deze materialen met elk hun unieke eigenschappen aan elkaar te verbinden, gebruikt men vaak lijm.
Fraunhofer ILT bedacht echter een alternatief voor lijmen in de vorm van de ultrakorte pulslaser. Deze laser voert eerst een abblatieproces aan het metalen onderdeel uit. Het laserlicht maakt een micro- en nano structuur in het oppervlak aan. Na deze handeling verwarmt de laserstraal het metaal en kunststof. Het plastic deel smelt, waarbij de kunststof in de microstructuur vloeit. Als het werkstuk is afgekoeld, resteert een sterke verbinding.
Lasertechnologie
De afschuifsterkte van de metaal-kunststof verbinding is ruim 25 MPa. Deze hoge waarde dankt men aan de micro- en nano structuur in het oppervlak van het metalen onderdeel. Deze verbinding bezit een extreem hoge schuifsterkte van rond de 25 MPa. Daarmee is deze verbinding overduidelijk sterker dan een lijmverbinding.
Fraunhofer ILT ontwikkelde voor de productie van spuitgietdelen met metalen inserts een speciale lasertechnologie. Deze technologie maakt het mogelijk om het kunststof deel en de metalen insert lijmloos te verbinden. Hierbij maakt de laser microstructuren in het metaal die worden gevuld met vloeibare polymeren in de volgende productiestap in de spuitgietmachine. De sterkte van deze verbinding is meer dan 22 MPa. Deze sterkte wordt beïnvloed door de oriëntatie van de microstructuren en de verspreiding ervan over het oppervlak te veranderen. De sterkte van de verbinding is aanpasbaar aan toekomstige operationele omstandigheden.
Fraunhofer ILT heeft tevens een oplossing voor het snijden van stacks van composiet en titanium of aluminium. Een laserscanner snijdt het composietmateriaal min of meer voor. De scanstrategie zorgt voor een inkerving, zodat de ideale voorbereiding gecreëerd wordt om het metaal in de stack te snijden. Dat gebeurt in een volgende stap in het proces.
Be the first to comment