Leichtbau Lasertechnik – universell eingesetzt für den automobilen Leichtbau

Den Kraftstoffverbrauch senken und die Craschsicherheit steigern, das sind die beiden Kriterien, die heute beim Kauf eines Automobils im Vordergrund stehen. Mithilfe der Lasertechnik können diese Ziele in der Produktion erreicht werden. Als wesentliches Werkzeug dazu dient die Lasertechnik.

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Mit der "Lasertechnik im Leichtbau" präsentierten Wissenschaftler verschiedener Fraunhofer-Institute mehrere Innovationen und Techniken zur Erschließung von Leichtbaupotenzial durch den Einsatz der Lasertechnik beim Schweißen, Trennen und generieren von Bauteilen.

Laserschweißen statt Nieten bringt den Leichtbau voran

Einige der vorgestellten Techniken sind bereits in der industriellen Erprobung oder bereits in der Serienfertigung etabliert. Beispielsweise die lasergeschweißten Strukturen für Luftfahrt und Schiene. Im Rahmen einer strategischen Zusammenarbeit wurde im Auftrag von Airbus das Laserstrahlschweißen von Versteigungselementen auf Hautfelder aus Aluminium, ausgehend von der Serienreife deutlich weiterentwickelt. Das Verfahren löst das bis dahin praktizierte Nieten ab und ermöglicht Gewichtseinsparungen im Flugzeugrumpf von mehr als 10 %.

Eine noch in der Entwicklung befindliche Technik ist die Steuerung des Versagensverhaltens von Crash-Strukturen im Pkw durch eine an die lokale Belastung angepasste Anordnung von Verfestigungszonen. Dies ermöglicht den Einsatz kostengünstiger niedrigfester Stahlbleche mit minimierter Wandstärke beispielsweise für Träger, Säulen, Schweller und Sitzkomponenten. Die hoch beanspruchten Bereiche des Bauteiles werden mittels Laser gezielt mit Härtespuren definierter Länge, Breite und Tiefe versehen.

Dank dieser Härtespuren sind die Bauteile in der Lage, im Crashfall einen Großteil der Stoßenergie aufzunehmen und sich dabei nur wenig zu verformen. Die optimale Gestaltung der Härtespuren und deren Lage auf dem Crashbauteile sind vorher mit Hilfe der FE-Crashsimulation zu berechnen.

Mit Laser neue Leichtbau-Halbzeuge aus metallischen Mischverbindungen herstellen

Ebenfalls in der Entwicklung ist demnach ein neues flexibles Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus metallischen Mischverbindungen – das Laserinduktionswalzplattieren. Mit dem Verfahren können unterschiedliche Metalle, beispielsweise Aluminium-Titan, Stahl-Titan oder Aluminium-Stahl großflächig gefügt werden. Mit Hilfe eines exakt steuerbaren Wärmeeintrages durch Laser und Induktion und definierten Druck kann eine Fügezone frei von intermetallischen Phasen erzeugt werden. Dies garantiert höchste Festigkeit und eine lange Lebensdauer.

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