Für das Laserschneiden spricht die Produktivität

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Unter dem Namen OKE Fibronic wurde ein Musterteil hergestellt. Die Herstellung erfolgte in vier Schritten: Zunächst heizt ein Infrarotstrahler das Halbzeug bis nahe an den Schmelzpunkt des Thermoplasts auf. Danach wird das Halbzeug direkt in ein Spritzgießwerkzeug gelegt, darin umgeformt und mit Verstärkungsrippen angespritzt. In einem abschließenden Prozess trennt ein CO₂-Laser das überstehende Material. Roboter übernehmen das Aufnehmen des Organobleches, das Ablegen in die Infrarot-Aufheizstation, die Übergabe an das Spritzgießwerkzeug und die Formteilentnahme. Das Aufheizen des Halbzeugs auf 210 °C mit dem IR-Flächenstrahler dauert 60 s. Für das Anspritzen der Rippen sind 35 s erforderlich.

FVK-Material wird lokal erhitzt zum Verdampfen und Ausblasen

Schon in der Vergangenheit kam der CO₂-Laser im FVK-Bereich zur Anwendung. Er ist das vorrangige Laserwerkzeug für die Bearbeitung von Faserverbundkunststoffen. Beim Laserschneiden muss der fokussierte Laserstrahl zunächst das Material lokal durchdringen. Das Material wird punktuell so stark erhitzt, dass es schmilzt, verdampft und mithilfe eines Prozessgases weggeblasen wird. Danach folgt der Laserstrahl der gewünschten Bauteilkontur und schmilzt dabei das Material kontinuierlich auf. Der Schnittspalt entspricht ungefähr der Breite des fokussierten Laserstrahls.

Die Vorteile des Laserschneidens liegen klar auf der Hand: Es wird eine hohe Produktivität bei hoher Schnittgenauigkeit erreicht. Der Laserstrahl kann eine 3D-Kontur abfahren. Im Vergleich zu mechanischen Schneidwerkzeugen entsteht kein Werkzeugverschleiß. Die bei mechanischen Prozessen üblichen hohen Werkzeugkosten entfallen, inklusive des Nachschleifens von Werkzeugen. Der Musterteil der OKE Group wurde aus einem 1 mm dicken Organoblech hergestellt. Das Halbzeug besteht aus Endlosglasfasergelege und einer thermoplastischen Kunststoffmatrix (Polyamid 6 mit 15 Vol.-% Kurzglasfaserverstärkung). Im Gelege sind die Fasern in 0°- und 90°-Richtung zueinander angeordnet. Nach dem Umformen und Anspritzen des Einlegeteils im Spritzgießwerkzeug war eine Nachbearbeitung der Außenkontur erforderlich.

Hohe Schnittgeschwindigkeit verhindert gravierende Materialschädigung

Die Konturbearbeitung wurde mit einem CO₂-Laser der Wellenlänge 10,6 µm durchgeführt (Optik 7,5 Zoll). Die Laserleistung betrug 1 kW. Sie reichte aus, um eine Schnittgeschwindigkeit von 5 m/min zu ermöglichen. Als Prozessgas kam Stickstoff zur Anwendung. Glasfaser und Matrixwerkstoff (Polyamid 6) haben unterschiedliche Schmelztemperaturen. Eine hohe Schnittgeschwindigkeit stellt sicher, dass beide Komponenten ohne gravierende Materialschädigung geschnitten werden können.

* Ludger Tälkers ist Geschäftsführer der Hans von der Heyde GmbH & Co. KG (HVDH) in 48477 Hörstel.

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