Fraunhofer IPT benadrukt hybride productiedoorbraak op JEC World 2019

Fraunhofer Instituten voor Productietechnologie (IPT, Aachen, Duitsland, 5/D17) benadrukt werk dat het deed met Fraunhofer Instituut voor Laser Technologie (ILT, Aachen) op het EU-onderzoeksproject ComMUnion, in samenwerking met 14 partners uit de industrie, om industriële processen en oplossingen te ontwikkelen voor hybride lichtgewichtontwerp door metaal en polymermatrix-composieten te combineren voor auto- en luchtvaarttoepassingen.

Fraunhofer IPT zegt dat het nieuwe hybride productieproces gebaseerd is op een combinatie van lasertexturering en laser-geassisteerde bandplaatsing: Hiervoor worden componenten eerst voorverwerkt met de laser om een speciaal ontwikkelde, gedefinieerde, ruwe oppervlaktestructuur te bieden. De getekstureerde oppervlakte stelt de continue vezelversterkte thermoplastische lichtgewichtmaterialen, die later voor versteviging gebruikt zullen worden, in staat om direct aan het staalonderdeel te hechten. De hechting is dan mechanisch, wat elke noodzaak voor additionele voorbehandelingsmaatregelen of additionele hechtingssmiddelen, zoals lijmen of bindmiddelen, elimineert.

De verstevigers, gemaakt van thermoplastische vezelversterkte composieten, die speciaal aangepast zijn aan de verwachte belasting, worden aan het onderdeel gehecht met een bandplaatsingsproces. De laser verhit de thermoplastische banden lokaal in de hechtzone tot het staal. Het matrixmateriaal smelt en stroomt in de gelasertekstureerde kaviteiten. Na uitharding van het smeltmateriaal, hecht de band met de ingesloten unidirectionele vezels aan het verruwde oppervlak van het staalonderdeel.

Het voordeel van het combineren van deze twee laserprocessen, zegt Fraunhofer IPT, komt naar voren wanneer de mechanische eigenschappen van het onderdeel lokaal verbeterd moeten worden zonder het gewicht van het onderdeel significant te verhogen. Het proces, zegt Fraunhofer IPT, is bijzonder geschikt voor massaproductie, aangezien geen verdere nabewerkingsstappen, zoals uithardingsoperaties, vereist zijn om het materiaal na bandplaatsing te consolideren. Bovendien wordt gezegd dat precieze, gelokaliseerde vertering vervorming en restspanningen vermindert tijdens het hechten van de twee materialen. Het lasertextureringsproces, dat ontwikkeld is bij Fraunhofer ILT, kan ook op een reproduceerbare manier op het metaaloppervlak toegepast worden op de locaties waar de texturen nodig zijn. Bovendien is de laser niet onderworpen aan toolverslissing.

Om de haalbaarheid van het proces te bewijzen, hebben onderzoeks-partners een eerste demonstratorcomponent voltooid gemaakt van hoogsterkte staal en unidirectionele vezelversterkte thermoplastische band: De twee Fraunhofer-onderzoekers, Kira van der Straeten van Fraunhofer ILT en Tido Peters van Fraunhofer IPT, produceerden een hybride lichtgewicht rokerpaneel, een karosseriecomponent voor de auto-industrie, om de functionaliteit van de procescombinatie te testen en te bewijzen als onderdeel van het ComMUnion-project. Dit onderdeel zal op de Fraunhofer-stand tentoongesteld worden.

Het ComMUnion-project wordt gefinancierd door het Horizon 2020 Onderzoeks- en Innovatieprogramma van de Europese Unie onder Grant Agreement Nr. 680567.

Europese partners van het ComMUnion-onderzoeksproject zijn:

• Aimen Technology Centre, Spanje (coördinator)
• Autotech Engineering, AIE, deel van de Gestamp Groep, Spanje
• AFPT GmbH, Duitsland
• New Infrared Technologies SL, Spanje
• Tecnatom SA, Spanje
• Motofil Robotics SA, Portugal
• Philips Photonics GmbH, Duitsland
• Laboratory for Manufacturing Systems and Automation (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