Besser als Chemie und Handarbeit

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SLCR Lasertechnik GmbH

Im Vergleich zu Metallkomponenten laufen die Reparaturarbeiten bei Faserverbundwerkstoffen ganz anders ab. Wesentlicher Schritt dabei ist das kontrollierte Erzeugen einer konkaven Mulde in der Faserstruktur: das Schäften. So wird das geschädigte Material entfernt und Platz für die spätere Füllung mit Reparaturkits geschaffen. Dieser meist manuell durchgeführte Prozess ist sehr arbeitsintensiv. Die Reparatur von komplexen Geometrien ist sehr schwierig. Aufgrund des manuellen Prozesses schwankt die Qualität. In vielen Fällen wird der manuelle Prozess zudem nicht als wirtschaftlich betrachtet.

Festigkeitswerte der Laserbearbeitung liegen dichter zusammen

In den Jahren 2007 und 2008 hat SLCR Lasertechnik in Zusammenarbeit mit der GKN Aerospace GmbH, München, in einem Screening-Programm untersucht, ob der SLCR-Prozess verwendet werden kann, um Schutzschichten von Faserverbundwerkstoffen kontrolliert und schadensfrei zu entfernen.

Die Herausforderung für das Verfahren bestand in einem kontrollierten Schichtabtrag, wie beim manuellen Prozess. Jedoch sollte der Abtrag automatisiert ablaufen. Bereits ein erster Ergebnisvergleich zwischen dem automatisierten Laser- und dem manuellen Reparaturverfahren zeigte das Potenzial des Prozesses.

Die Werte der laserbearbeiteten Proben unterscheiden sich nicht signifikant von den Referenzwerten der manuellen Bearbeitung. So liegen die erzielten Festigkeitswerte der Laserbearbeitung dichter zusammen. Das Schäften mittels SCLR-Verfahren ist besser kontrollierbar. Dies schlägt sich in einer reduzierten Streuung der erzielten Werkstofffestigkeitswerte bei ausgebesserten Faserverbundstrukturen nieder. Die Dauer der Laserbearbeitung ist zudem kürzer als das manuelle Erzeugen einer konkaven Mulde in der Faserstruktur. Das sind starke Argumente für den SLCR-Prozess.

Lasersystem führt Werstoffabtrag stufenweise oder bei konstantem Winkel durch

Auf Basis dieser Ergebnisse wurde eine 3D-Simulation eines Laserbearbeitungssystems erstellt. Der Arbeitskopf wird über der jeweils zu behandelnden Fläche positioniert. Nach Auswahl der Prozessparameter kann der automatisierte Prozess gestartet werden, um Schicht für Schicht den gezielten Werkstoffabtrag vorzunehmen. Das Lasersystem führt den Werstoffabtrag für die erforderliche Reparatur stufenweise oder bei konstantem Winkel durch.

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