Laser maakt sterkere metaal-kunststof verbinding dan verlijmen

JEC 2017

Het Fraunhofer ILT toont volgende maand op de composietenbeurs JEC een nieuwe technologie voor het maken van een metaal-kunststof verbinding. Hiermee kunnen hybride componenten worden geproduceerd. De verbinding heeft een extreem hoge afschuifsterkte van rond de 25 MPa. Dat is een sterkere verbinding dan een lijmverbinding.

 

Fraunhofer ILT toont innovatieve verbindingstechniek voor composieten op JEC 2017

De vraag naar lichtgewicht constructies zorgt voor een toename van het aantal hybride componenten. De combinatie metaal en vezel versterkte kunststoffen zie je steeds vaker. Met name de automobielindustrie toont hier veel belangstelling voor. Het probleem tot nog toe is het verbinden van de twee materialen. Vaak wordt gekozen voor een lijmverbinding. Het Fraunhofer ILT in Aken heeft nu een toepassing op basis van ultrakorte pulslaser ontwikkeld.

 

Laser creëert micro- en nanostructuur

Met de laser wordt eerst een abblatieproces aan het metalen onderdeel uitgevoerd. Het laserlicht creëert een micro- en nanostructuur in het oppervlak. Daarna verwarmt de laserstraal het metaal en kunststof en smelt het plastic deel, waarbij de kunststof in de microstructuur vloeit. Zodra het werkstuk is afgekoeld, blijft er een ijzersterke verbinding over. De afschuifsterkte van de metaal-kunststof verbinding is meer dan 25 MPa. Deze hoge waarde is te danken aan de micro- en naostructuur in het opervlak van het metalen onderdeel.

 

laserlassen composet-metaal

De verbinding die met de laser tot stand wordt gebracht is sterkter dan een lijmverbinding (Foto’s Fraunhofer ILT).

 

Integratie in spuitgietproces

Een soortgelijke technologie hebben de onderzoekers in Aken ontwikkeld voor de productie van spuitgietdelen met metalen inserts. Op JEC 2017 in Parijs laat het ILT zien hoe het het kunststof deel en de metalen insert met elkaar verbindt zonder gebruik te maken van lijm. Ook in deze toepassing creëert de laser microstructuren in het metaal die gevuld worden met vloeibare polymeren in de volgende productiestap in de spuitgietmachine. In deze toepassing is de sterkte van de verbinding meer dan 22 MPa. Deze sterkte kan worden beïnvloed door de oriëntatie van de microstructuren en de verspreiding ervan over het oppervlak te veranderen. “Dat betekent dat we de kracht van de verbinding kunnen aanpassen aan toekomstige operationele omstandigheden”, zegt Kira van der Straeten, een van de wetenschappers in het Plastics processingteam van het Fraunhofer ILT.

 

Snijden stacks van composiet en metaal

De derde innovatie die het Fraunhofer ILT op de composietbeurs in Parijs toont, is een oplossing voor het snijden van stacks van composiet en titanium of aluminium. Met de laserscanner wordt het composietmateriaal als het ware voorgesneden. De scanstrategie zorgt voor een inkerving die een ideale voorbereiding blijkt te zijn om het metaal in de stack te snijden. Dat gebeurt in een volgende stap in het proces. Deze processtap wordt ondersteund met snijgas.

Het Fraunhofer ILT toont de innovaties op de gemeenschappelijke stand van het Aachen Zentrum für Integrativen Leichtbau (AZL) in hal 6 (stand C79) op JEC World Composite Show (14-16 maart in Parijs).

 

Authors

Gerelateerde artikelen

Top