Lasertechnologie für zuverlässige Kunststoff-Metall-Verbindungen
Im Zuge der kontinuierlichen Bemühungen um die Senkung des Energieverbrauchs setzt die Automobilindustrie vermehrt auf Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe, die schwerere Metallteile in einer Kraftfahrzeugstruktur ersetzen. So wurde es erforderlich, neue Systeme zum Verbinden von Kunststoffen mit Metallen zu entwickeln, die für ein industrielles Umfeld geeignet sind. Die gängigen Verfahren zum stabilen Verbinden von Kunststoffen mit Metallen beinhalten Klebstoffe, mechanische Verbindungsstellen und das Umspritzen inklusive einer großen Anzahl von Montagevorgängen. Das von der EU finanzierte Projekt PMJOIN (Development of a direct laser joining of hybrid plastic-metal components for industrial applications) konnte die Nachteile moderner Verfahren mit der Entwicklung eines neuen innovativen thermischen Fügekonzepts für Metalle und Kunststoffe überwinden. PMJOIN entwickelte ein neues lasergestütztes Verfahren, bei dem keine zusätzlichen Materialien, Klebstoffe oder andere Verbindungselemente notwendig sind. In einem zweistufigen Prozess wird die Metalloberfläche zunächst mit dem Laser strukturiert. Im Folgenden wird der Kunststoff mit dem Laser erwärmt und mit dem Metallteil verbunden. Durch präzise Steuerung der Laserenergie am Brennfleck minimiert man die Wärmeleitung zum umgebenden Material, wodurch das Verbinden mit hoher Genauigkeit gewährleistet wird. Dank des Einsatzes flexibler Strahlführungssysteme bietet das Laserfügesystem im Vergleich zum mechanischen Fügen und zu Klebeverbindungen eine größere Flexibilität. Dieser neue, viel schnellere und mit höheren Verbindungswiderständen einhergehende Prozess reduziert außerdem merklich die Auswirkungen auf die Umwelt. PMJOIN hat eine neue Welle der Forschung ausgelöst, welche die Verbesserung der Plastik-Metall-Verbindungen zum Ziel hat, um im Endeffekt zur einer Verringerung des Fahrzeuggewichts beizutragen. Darüber hinaus wird das Projekt schnellere Fügeprozesse in der Montagelinie und so eine wirtschaftlichere und effizientere Produktion ermöglichen.
Schlüsselbegriffe
Lasertechnologie, Lasertechnik, Kunststoff-Metall-Verbindungen, Fahrzeug, Komposite, Verbundwerkstoffe, PMJOIN
