Laser zur Vorbehandlung beim Kleben von CFK

Anbieter zum Thema

GGB Heilbronn GmbH

Schages GmbH & Co.KG

FÖRSTER & KRAUSE GmbH

Das Clean-Lasersystem arbeitet mit einem gepulsten Laserstrahl, der auf eine sehr kleine Fläche fokussiert und mithilfe einer beweglichen Bearbeitungsoptik schnell über das Bauteil geführt wird. Er beseitigt Schmutz- oder Deckschichten durch Verdampfen.

Laser kann CFK-Oberfläche vollflächig behandeln

Weil dabei der Laserstrahl die Oberfläche scannt (bis zu 50.000 Laserpulse pro Sekunde), kommt es zu einer vollflächigen Behandlung. Bei den Versuchen wurden die Pulsleistung des Lasersystems sowie die Strahlverteilung (Scangeschwindigkeit) auf der Oberfläche variiert. Dadurch veränderte sich sowohl die Behandlungs- beziehungsweise Bearbeitungsgeschwindigkeit als auch der Abtrag auf der Oberfläche.

Auch andere Parameter wie die Laserpulsdauer und die Intensitätsverteilung der Strahlung im Fokuspunkt haben einen Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit nach der Laserbehandlung und somit auf die klebtechnischen Eigenschaften.

Modifizierte Faseroberfläche erhöht die Klebstoffhaftfestigkeit

Bei der Laservorbehandlung wird Epoxidharz auf der Oberfläche entfernt und dadurch die Faser des Verbundwerkstoffs freigelegt. Grund dafür ist die gute Absorption des Laserstrahls an der Grenzfläche zwischen Faser und Matrix.

Je nach Intensität der eingebrachten Laserstrahlung lässt sich dabei die Faseroberfläche gezielt modifizieren. Das kann zu einer Verbesserung der Klebverbindung führen. Möglicherweise kommt es zu einer Modifizierung der Grenzfläche, an die der Klebstoff anbindet. Die genauen Wirkmechanismen sind noch Gegenstand aktueller Forschung.

Laser erhöht Festigkeit der Klebverbindung deutlich

In Zugscherversuchen konnte bei Auswahl geeigneter Laserparameter eine signifikante Festigkeitssteigerung erzielt werden. Dabei lag selbst mit einem leistungsschwachen Laser die Behandlungsgeschwindigkeit über 1 cm2/s.

Unter Berücksichtigung der Parameter, die sich als die besten in den Untersuchungen herausgestellt hatten, wurde im Vergleich zum konventionellen Schleifen eine Steigerung der Verbindungsfestigkeit um nahezu 20% bei gleichzeitiger Verringerung der Streubreite erreicht. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Laservorbehandlung die Prozessstabilität erhöht.

(ID:28710150)