Lasergestütztes Verbinden von Kunststoff und Metall

Bei dem neu entwickelten und zum Patent angemeldeten Fügeverfahren LIFTEC® wird ein Bauteil oder eine Teilkomponente durch den zu fügenden Kunststoffpartner hindurch mit Laserstrahlung erwärmt.

Das Bauteil wird unter mechanischem Druck auf das Kunststoffteil gedrückt, erwärmt und durch weiteren mechanischen Druck in den Kunststoff gepresst. Bei Auswahl einer geeigneten Bauteilgeometrie wird nach der Abkühlung eine feste, formschlüssige Verbindung erzielt. Wesentliches Element des Verfahrens ist ein Bauteil mit einer im Vergleich zum Kunststoff-Fügepartner größeren Schmelztemperatur. Für das temperaturfestere Material können neben Metallen und Keramiken auch temperaturfeste Kunststoffe eingesetzt werden.

Ein weiterer Ansatz wird im Rahmen des Excellenzclusters der RWTH Aachen „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ verfolgt. Darin werden mehrere Bestrahlungsmethoden neben der Auswahl der Werkstoffe, der Strahlquelle und der Vorbehandlungsart untersucht. In einer ersten Versuchsreihe wird der Einfluss der Strukturdichte auf den Fügeprozess bestimmt. Dazu wird eine Oberflächenstrukturierung mit Punkt-, Linien- und Kreuzmuster mittels Nd:YAG-Laserstrahlung in die Edelstahlproben eingebracht.

Anschließend werden die strukturierten Proben mit den transparenten Kunststoffproben im Kontur- oder Quasisimultanfügeprozess durch Diodenlaserstrahlung verbunden. Die Ergebnisse zeigen vielversprechende Resultate mit guten Festigkeitswerten.

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