Laser hat das Potenzial zum Universalwerkzeug

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Höchste Anwendungshürde ist der spezifische Wärmeeintrag

Die wesentliche Hürde für die Anwendung des Lasers in der FVK-Bearbeitung ist der spezifische Wärmeeintrag ins Werkstück. Stellhebel sind vor allem Höhe und Verteilung der Strahlungsintensität an der Bearbeitungsstelle sowie die Streckenenergie – das heißt die über den Bearbeitungsweg eingebrachte Leistung. Bei Monomaterialsystemen können die Prozessparameter an Werkstück und Material angepasst werden.

Bei Multimaterialsystemen stellt sich das Problem des Wärmeeintrags ungleich komplexer dar. Die miteinander verbundenen Komponenten wie Faser, Schlichte, Binder und Matrix unterscheiden sich signifikant hinsichtlich der Eigenschaften, beispielsweise der optophysikalischen (Absorptionskoeffizient), der thermophysikalischen (Phasenumwandlungstemperaturen, Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität und Wärmeausdehnungskoeffizient) sowie der chemischen (Strukturveränderungen, physikalische Aggregatzustände) Eigenschaften.

Beim Schneiden textiler Halbzeuge wird auf Hochleistungslaser gesetzt

Textile Halbzeuge für technische Anwendungen bestehen meist aus Glas- oder Carbonfasern. Sie werden als zweidimensionales Gelege, Gewebe oder Geflecht hergestellt und bilden das Ausgangsprodukt für die Zuschnitte (Lagen). Nach dem Schneiden werden die Preforms als mehrlagige Aufbauten miteinander vernähter oder verklebter Gewebe oder Gelege ausgeführt oder direkt durch Flechten generiert. Preforms haben meist eine dreidimensionale Geometrie. Die einzelnen, aufeinanderliegenden Lagen haben fast immer eine andere Faserorientierung. Teilweise enthalten die Lagen Fasern aus verschiedenen Materialien.

Die Herausforderung beim Zuschneiden textiler Halbzeuge und Preforms besteht in der maximalen Bearbeitungsgeschwindigkeit. Es muss auf Zusammenhalt und Verzugsfreiheit der textilen Struktur sowie der Fasern im Schnittspalt geachtet werden. Ebenso ist die thermische Schädigung eines Hilfsstoffs wie Schlichte oder Binder möglichst zu vermeiden.

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