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Leichtmetall- und Kunststoffverbindungen

Fügetechnik ohne Schweißen und Kleben

| Autor/ Redakteur: Frauke Finus / Frauke Finus

Die Universität Kiel präsentiert sich mit 17 verschiedenen Forschungsprojekten in Hannover. Eines davon zeigt eine Fügetechnik ohne Schweißen und Kleben.

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Prof. Lutz Kipp, Präsident der Universität Kiel, freut sich über 17 Projektvorstellungen am Stand.
Prof. Lutz Kipp, Präsident der Universität Kiel, freut sich über 17 Projektvorstellungen am Stand.
( Bild: Finus/VCG )

Prof. Lutz Kipp, Präsident der Uni Kiel, hat am 3. Messetag im Rahmen eines Presserundgangs verschiedene Projekte der Uni Kiel vorgestellt. Eines davon zeigt eine neue Fügetechnik.

Um Metalle dauerhaft miteinander zu verbinden, werden noch immer vor allem Schweiß- und Klebetechniken eingesetzt. Doch die Verfahren stoßen bei Kunststoffen und empfindlichen Metallen an ihre Grenzen. An einer schonenden Fügetechnik arbeitet ein gemeinsames Forschungsteam der Uni Kiel und der Phi-Stone AG. „Mit einem besonderen Ätzverfahren verbinden unsere Forscher nicht nur Aluminium und Kunststoff dauerhaft miteinander. Auch Kombinationen mit Stahl, Leichtmetallen wie Magnesium oder leichte Komposite aus glasfaser- beziehungsweise kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen sind möglich,“ so Kipp. Mögliche Anwendungsgebiete sind Automobilindustrie, Schiffsbau oder die Luftfahrt.

Mikroverzahnung verbindet in wenigen Minuten

Nicht alle Metalle können miteinander verschweißt oder mit einem Kunststoff verklebt werden. Dünne Materialien halten den hohen Temperaturen oft nicht Stand, Beschichtungen werden zerstört oder andere Materialien in unmittelbarer Nähe beschädigt. Mit der Methode, die die Arbeitsgruppe um Prof. Rainer Adelung zusammen mit der universitätsnahen Ausgründung Phi-Stone entwickelt hat, lassen sich sowohl Metalle untereinander als auch mit Kunststoffen bei Raumtemperatur in wenigen Minuten dauerhaft durch Mikroverzahnung verbinden.

„In den Fensterrahmen eines Flugzeugs stecken beispielsweise Unmengen von Nieten, die zusammengenommen auf ein relativ hohes Gewicht kommen. Schweißen ist allerdings keine Alternative für die im Flugzeugrumpf verwendeten Metalle und Kunststoffe. Mit unserer Fügetechnik könnte man die Materialien ohne Nieten miteinander verbinden und so Gewicht und damit Treibstoff einsparen“, erläutert Adelung.

Strukturierte Oberfläche verzahnen

Beim sogenannten „Nanoscale sculpturing“-Verfahren wird die Oberfläche eines Metalls mit einem elektrochemischen Ätzverfahren präzise aufgeraut, so dass auf Mikrometerebene eine feine, quaderförmige Widerhakenstruktur entsteht. Werden zwei so behandelte Oberflächen ineinander verzahnt, entsteht eine nur sehr schwer lösbare Verbindung. „Während bei Klebetechniken der Haftstoff auf einer relativ großen Fläche aufgetragen werden muss, um chemisch zu kleben, reicht beim Sculpturing-Verfahren auch eine vergleichsweise kleine Verbindungsfläche für einen festen Halt“, wie er weiter erklärt.

Uni Kiel auf der Hannover Messe: Halle 2, Stand C07

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