Ätzen statt Schweißen: Neue Verbindungstechnik für Aluminium

Kieler Forscher haben ein Ätzverfahren entwickelt, mit dem sie Aluminium und Aluminiumlegierungen nach eigenen Angaben sowohl miteinander als auch mit Kunststoffen stabil verbinden können. Da sehr hohe Temperaturen Bauteile verändern können, soll die Technik eine Alternative zu herkömmlichen Schweiß- und Klebeverfahren darstellen.

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Christian-Albrechts- Universität zu Kiel

Üblicherweise werden Metallbauteile, um sie miteinander zu verbinden, lokal verschweißt. Die für das recht aufwendige Verfahren notwendigen hohen Temperaturen können das Material strukturell verziehen oder optisch verändern. Ein Team der Arbeitsgruppe Funktionale Nanomaterialien der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat gemeinsam mit dem Kieler Technologieunternehmen Phi-Stone ein flexibles Verfahren entwickelt, das den herkömmlichen Weg des Schweißens oder Klebens ersetzen könnte: Beim sogenannten Nanoscale Sculpturing handelt es sich um ein spezielles Ätzverfahren, mit dem sich Aluminium und Aluminiumlegierungen sowohl miteinander als auch mit Kunststoffen dauerhaft und stabil verbinden lassen sollen.

„Verfahren funktioniert bei Raumtemperatur“

„Unser Verfahren funktioniert bei Raumtemperatur und ohne besondere Schutzvorkehrungen. Zudem lässt es sich flexibel anwenden, selbst an schwer zugänglichen Stellen wie Ecken oder kopfüber an der Decke“, zeigt sich Prof. Rainer Adelung, der die CAU-Forschungsgruppe leitet, überzeugt.

Um Metalle verbinden zu können, rauen die Wissenschaftler die Oberfläche mit einem elektrochemischen Ätzverfahren präzise auf, so dass auf Mikrometerebene eine feine, quaderförmige Widerhakenstruktur entsteht. Werden zwei so behandelte Oberflächen mittels Kleber ineinander verhakt, soll demnach in Minutenschnelle eine nur sehr schwer lösbare Verbindung entstehen. „Wenn etwas bricht, dann höchstens der Kleber an sich oder das Material selbst, nicht aber die Verbindungsstelle“, betont Ingo Paulowicz, Vorstand von Phi-Stone.

Bauteile nachträglich anbringen

Adelung ist sich sicher: „Das Nanoscale Sculpturing-Verfahren eröffnet neue Möglichkeiten in der Fügetechnik, aber auch neuartige Werkstoffkombinationen wie Aluminium mit Kupfer oder mit Silikon.“ Anwendungsgebiete sieht sein Team zum Beispiel im Schiff-, Flugzeug oder Fahrzeugbau. Besonders gut geeignet sei das Verfahren, um Bauteile nachträglich in schon bestehenden Konstruktionen anzubringen.

Um ihr Verbindungsverfahren industriell anwenden zu können, entwickelten die Forscher den mobilen und einfach zu bedienenden Prototypen Metalangelo. Mit per 3D-Druck individuell herstellbaren Ätzzellen sollen sich Metalloberflächen damit formgenau bei Raumtemperatur bearbeiten lassen. Gemeinsam mit ersten Kunden wollen die Wissenschaftler das Produkt bis zur Marktreife weiterentwickeln. Zwei Patente dazu sind bereits angemeldet.

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