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Fraunhofer IWS in Dresden

Mit Laser und Metallschaum zum erfüllten Leichtbautraum

| Redakteur: Peter Königsreuther

Gewicht, und damit Ressourcen sparen, heißt das Motto unserer Tage. Die Industrie soll serientaugliche Verfahren einführen, die das alles bezahlbar ermöglichen. Forschern kommt dabei die Aufgabe zu, im Vorfeld zu ermitteln, wie passende Lösungen aussehen können.

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Am Fraunhofer IWS in Dresden remote-laserstrahlgeschnittene Aluminiumschaumstruktur. Per Laser lassen sich noch viele weitere Prozesse durchführen, die dem hybriden Leichtbau in Metall und Kunststoff den Weg bereiten können, wie die Forscher sagen.
Am Fraunhofer IWS in Dresden remote-laserstrahlgeschnittene Aluminiumschaumstruktur. Per Laser lassen sich noch viele weitere Prozesse durchführen, die dem hybriden Leichtbau in Metall und Kunststoff den Weg bereiten können, wie die Forscher sagen.
( Bild: Fraunhofer IWS )

Metallische Schäume sind nach Ansicht der Forscher des Fraunhofer IWS in Dresden das ideale Ausgangsmaterial für den innovativen Leichtbau. Sie seien relativ leicht und gleichzeitig stabil, hätten ein hohes Oberfläche-Volumen-Verhältnis und absorbierten Energie und Schall nahezu optimal. In verschiedenen industriellen Anwendungen, wie in der Batterietechnik, in Wärmetauschern oder in Filtersystemen, kommen sie bereits zum Einsatz, wie es heißt. Das günstige Trennen in definierte geometrische Formen ist verarbeitungstechnisch bis-her die größte Herausforderung, so die Forscher. Der Laser könne die die bestehenden Hürden jedoch meistern.

Qualität und Speed erreichen Höchstniveau

Die Forscher des Fraunhofer IWS stellten sich dieser Aufgabe mit beachtlichem Erfolg, wie berichtet wird. So könnten beim Konfektionieren von offenporigen Metallschäumen bereits beeindruckende Ergebnisse hinsichtlich der erreichbaren Schneidgeschwindigkeit und Qualität erzielt werden. „Mit Prozessgeschwindigkeiten bis 300 m/min im Konturschnitt sowie möglichen Materialstärken bis 20 mm setzen wir neue Maßstäbe in der Metallschaumbearbeitung“, erklärt der verantwortliche Wissenschaftler, Robert Baumann. Die dabei erreichten Bauteiltoleranzen sind mit ±30 μm echte Weltspitze – und es lassen sich laut Baumann auch filigrane Geometrien mit einer Wandstärke von wenigen hundert Mikrometer erzeugen. Den Wissenschaftlern stünden dafür am Fraunhofer IWS die neusten Laserstrahlquellen zur Verfügung, die in unterschiedlicher Wellenlänge, Leistung und Strahlqualität arbeiten und durch kommerzielle Bearbeitungsoptiken ergänzt würden.

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Korrosionsfreie CFK-Metall-Kombination

Die Kompetenz des IWS beim Thema Leichtbau wurde, wie es weiter heißt anhand umfangreicher F&E-Aktivitäten zum Schneiden von Nichtmetallen sowie CFK- und GFK-Materialien sukzessive ausgebaut. Das Remote-Laserstrahlschneiden von Verbundwerkstoffen etwa, ermögliche die Kombination von hocheffizientem Trennprozess mit sehr guter Schnittkantenqualität. Derzeit steht die Verfahrensentwicklung zur automatisierbaren Kantennachbehandlung von Bohrungen in faserverstärkten Kunststoffen im Fokus, so Baumann. Besonders bei carbonfaserverstärkten Kunststoffen sei diese Barriereschicht nützlich, um der Gefahr einer Korrosion in der Verbindung mit metallischen Leichtbaumetallen sowie eine Verwitterung durch Umwelteinflüsse zu begegnen. „Die Resultate, die mithilfe eines prototypischen Werkzeuges erzeugt wurden, sind qualitativ hervorragend“, merkt Michael Rose, Experte für die laserbasierte Konfektionierung von faserverstärkten Kunststoffen am Fraunhofer IWS, an. Man ist überzeugt, dass diese Ergebnisse in naher Zukunft ihren Weg in die breite industrielle Umsetzung finden werden. MM

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