CFK-Bearbeitung

Laserschneiden etabliert sich bei der CFK-Bearbeitung

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Preforms nach Beschnitt sofort nutzen

Die Präzision des Lasers wirkt sich auch beim Schneiden von Preform-Materialien positiv aus. Preform-Materialien sind trockene, textile Halbzeuge – also quasi Matten, die noch ungehärtet und daher flexibel sind. Für die Herstellung der Preforms legt man die Matten nach dem Zuschnitt in ein Werkzeug, in dem sie unter Temperatureinfluss zu einem 3D-Preform werden. Dann werden die Preforms zum Beispiel im sogenannten Resin-Transfer-Moulding-Prozess (RTM) mit der Matrix aus Kunstharz infiltriert, die trocknet und aushärtet. So entstehen CFK-Bauteile mit komplexer, dreidimensionaler Geometrie.

Laserlicht schneidet die Preforms dabei endkonturnah in einer Qualität und Geschwindigkeit zu, die andere Trennverfahren, wie etwa ein Ultraschallmesser, nie erreichen. Lasergeschnittene Preforms haben eine klare, fixierte Naturkante ohne überstehende Fasern. Das vereinfacht das weitere Handling und macht Nachbearbeitungsschritte, wie Schleifen, überflüssig. Die Preforms können sofort nach dem Laserbeschnitt in die RTM-Form eingelegt und infiltriert werden.

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Deutlich schneller als Wasserstrahl oder Fräser

Es gibt zwar viele Faser-Matrixwerkstoffe, doch für die Laserbearbeitung ist das kein Problem, weil es auch unterschiedliche Laserstrahlquellen gibt. Festkörperlaser eignen sich hervorragend dazu CF-Halbzeuge oder CF-Gewebe und -Gelege zuzuschneiden: Das Licht koppelt vorzüglich in die Fasern ein. Für CF mit einer Stärke von unter 0,5 mm reicht eine Leistung von 1 kW für eine Bearbeitungsgeschwindigkeit von über 20 m/min – das ist zwei- bis dreimal schneller als Wasserstrahlen oder Fräsen.

Bei CFK-Teilen oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) greift man zum CO2-Laser, für den die Glasfasern und der Matrixwerkstoff intransparent und somit gut bearbeitbar sind. Ab einer Materialstärke von 2 mm schneidet ein 5-kW-Laser mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min, was auch um den Faktor zwei bis drei schneller ist als konventionelle Verfahren. Außer den hier genannten FVK-Arten, bearbeiten Laser auch noch viele andere FVK-Kombinationen wie zum Beispiel Verbunde mit Naturfasern oder Kombinationen aus GF und CF.

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