Laserbasiertes Schmelzkleben von Thermoplasten mit Metallen

Overview & Synopsis

Berechenbare und prozesssichere Fügeverfahren sind ein Schlüsselfaktor für die Fertigung maßgeschneiderter Multimaterialbauteile aus Kunststoff und Metall für Leichtbauanwendungen. Nach dem aktuellen Stand der Technik und Forschung besteht vor allem für das Kleben von Kunststoff-Metall-Verbunde Forschungsbedarf. In dieser Arbeit wird deshalb das industriell noch nicht etablierte Verfahren des laserbasierten Schmelzklebens von Thermoplasten mit Metallen erforscht. Bisherige Studien thematisieren vor allem die Haftungsoptimierung durch Oberflächenvorbehandlung. Die vorliegende Forschungsarbeit vermittelt ein grundlegendes Prozessverständnis für das laserbasierte Schmelzkleben ohne oberflächenvergrößernde Metallvorbehandlung unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Fügeteileigenschaften. Es wurden berechnungsgestützte und experimentelle Untersuchungen zur Analyse von Prozess-, Werkstoff-, Oberflächen- und Umwelteinflüssen auf die Klebfestigkeit durchgeführt und prozessrelevante Bedingungen festgelegt. Darüber hinaus wurde eine allgemeingültige Methodik zur berechnungsgestützten Prozessauslegung und -optimierung für das laserbasierte Schmelzkleben erarbeitet. Prozessfenster können nun mit minimiertem experimentellem Aufwand ermittelt werden, so dass zukünftig maßgeschneiderte Thermoplast-Metall-Verbunde mittels Laserstrahlung prozesssicher sowie effizient gefügt werden können.