JEC World 2019 preview:Fraunhofer IPT

Fraunhofer Institutes for Production Technology (IPT, Aken, Duitsland, 5/D17) benadrukt het werk dat het heeft gedaan met het Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT, Aachen) aan het EU-onderzoeksproject ComMUnion, in samenwerking met 14 partners uit de industrie, om industriële processen en oplossingen voor hybride lichtgewichtontwerp door metaal- en polymeer-matrixcomposieten te combineren voor auto- en ruimtevaarttoepassingen.

Fraunhofer IPT zegt dat het nieuwe hybride fabricageproces is gebaseerd op een combinatie van lasertexturering en laserondersteunde tapeplaatsing:voor dit doel worden componenten eerst voorbewerkt met behulp van de laser om een ​​speciaal ontwikkelde, gedefinieerde, ruwe oppervlaktestructuur te verkrijgen. Het gestructureerde oppervlak zorgt ervoor dat de doorlopende vezelversterkte thermoplastische lichtgewicht materialen, die later zullen worden gebruikt voor verstijving, direct aan het stalen onderdeel kunnen worden gehecht. De hechting is dan mechanisch, waardoor er geen extra voorbehandelingsmaatregelen of extra hechtingsbevorderaars, zoals lijmen of bindmiddelen, nodig zijn.

De verstijvers, gemaakt van thermoplastische vezelversterkte composieten, die speciaal zijn aangepast aan de verwachte belastingen, worden door middel van een tape-plaatsingsproces met het onderdeel verbonden. De laser verwarmt de thermoplastische tapes plaatselijk in de verbindingszone met het staal. Het matrixmateriaal smelt en stroomt in de holtes met lasertextuur. Na stolling van het smeltmateriaal hecht de tape met de ingebedde unidirectionele vezels aan het opgeruwde oppervlak van het stalen onderdeel.

Het voordeel van het combineren van deze twee laserprocessen, zegt Fraunhofer IPT, komt naar voren wanneer de mechanische eigenschappen van het onderdeel lokaal moeten worden verbeterd zonder het gewicht van het onderdeel aanzienlijk te verhogen. Het proces, zegt Fraunhofer IPT, is bijzonder geschikt voor massaproductie, omdat er geen verdere nabewerkingsstappen, zoals uithardingsoperaties, nodig zijn om het materiaal te consolideren na het plaatsen van de tape. Bovendien wordt gezegd dat nauwkeurige, gelokaliseerde verwarming vervorming en restspanningen vermindert tijdens het samenvoegen van de twee materialen. Het lasertextureringsproces, dat is ontwikkeld bij de Fraunhofer ILT, kan ook op reproduceerbare wijze worden toegepast op het metalen oppervlak op de plaatsen waar de texturen nodig zijn. Bovendien is de laser niet onderhevig aan slijtage van het gereedschap.

Om de levensvatbaarheid van het proces te bewijzen, hebben onderzoekspartners een eerste demonstratorcomponent gemaakt van hoogwaardig staal en unidirectionele vezelversterkte thermoplastische tape voltooid:de twee Fraunhofer-onderzoekers, Kira van der Straeten van de Fraunhofer ILT en Tido Peters van de Fraunhofer IPT , produceerde een hybride lichtgewicht rocker panel, een carrosseriecomponent voor de auto-industrie, om de functionaliteit van de procescombinatie te testen en te bewijzen als onderdeel van het ComMUnion-project. Dit onderdeel zal te zien zijn in de Fraunhofer-stand.

Het ComMUnion-project wordt gefinancierd door het Horizon 2020-onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie onder subsidieovereenkomst nr. 680567.

Europese partners van het ComMUnion onderzoeksproject zijn:

• Aimen Technology Centre, Spanje (coördinator)
• Autotech Engineering, AIE, onderdeel van de Gestamp Group, Spanje
• AFPT GmbH, Duitsland
• Nieuwe infraroodtechnologieën SL, Spanje
• Tecnatom SA, Spanje
• Motofil Robotics SA, Portugal
• Philips Photonics GmbH, Duitsland
• Laboratorium voor productiesystemen en automatisering (LMS) – Universiteit van Patras, Griekenland
• Universidade de Coimbra, Portugal
• Missler Software, Frankrijk
• Aciturri Engineering SL, Spanje
• CASP SA, Griekenland
• Lunovu GmbH, Duitsland
• ESI Group, Frankrijk