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Das Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) Dresden präsentiert derzeit auf der Lasys in Stuttgart (12. Bis 14. Juni 2012) einen Laserprozess für eine konturnahe, schnelle und flexible Endbearbeitung auch von TFP-Verbundstrukturen (Tailored Fiber Placement). Der Vorteil des sogenannten Remote-Laserstrahlschneidens gegenüber klassischen Fertigungsverfahren sollen die schnelle, präzise Steuerbarkeit und Bewegung des Lasers, kurze Wechselwirkungszeiten zwischen Laserstrahlung und Bauteil und daraus folgende Produktivitätssteigerungen sein. Das Fraunhofer IWS setzt das Remote-Laserstrahlschneiden bei einer breiten Palette von Kunststoff- und Composite-Materialien zur Verfahrens- und Systementwicklung ein.
So konnte beispielsweise die Remote-Lasertechnologie für das Schneiden von Airbaghüllen und -säcken bereits in die Industrie überführt und mit den entwickelten Systemen Produktivitätssteigerungen von bis zu 90 Prozent gegenüber dem konventionellen Schnitt erreicht werden. Durch die Kombination des kontinuierlichen Vorschubs der Gewebebahn mit der schnellen Bewegung der Scannerspiegel wurde ein effektiver und flexibler "on the fly"-Zuschnitt von Textilbahnen realisiert, erklärt das Dresdner Fraunhofer-Institut.
Textile Materialien ganz anderer Art sind beispielweise für Dämpfungsstrukturen im Einsatz, bei denen Filamente, also einzelne, praktisch endlose glatte Fasern, geometrisch definierte Kräuselungen erhalten müssen. Im Rahmen eines durch die Sächsische Aufbaubank geförderten Verbundvorhabens zwischen der Firma Thoenes Dichtungstechnik GmbH und dem Fraunhofer IWS wurde ein Remote-Laserprozess zum Texturieren entwickelt, der eine Kurzzeitwärmebehandlung von zeitgleich bis zu acht bewegten Kunststoff-Filamenten ermöglicht. Dabei wurde gezeigt, dass textile Kenndaten wie Restschrumpf, Einkräuselung und Zugfestigkeit reproduzierbar beeinflusst werden, ohne eine mechanisch Schädigung oder ein Anschmelzen hervorzurufen. Eine weitere spezielle Art von Faserverbundstrukturen stellen die mittels Tailored Fiber Placement (TFP) hergestellten Bauteile dar, deren industrieller Einsatz durch eine konturnahe, schnelle und flexible Endbearbeitung mittels Remote-Laserschneiden einen deutlichen Schub erhalten werde, glauben die IWS-Forscher. Denn statt des aktuell genutzten Verfahrens zur Freilegung der Endstruktur von den Matrixrückständen und dem Stickgrund mithilfe mechanischer Bearbeitungsverfahren könnte auch hier der Remote-Laserstrahlprozess für eine effizientere und letztlich kostengünstigere Bearbeitung sorgen.
Bei dem im Institut für Polymerforschung Dresden entwickelten TFP-Verfahren werden Faserbündel wie Carbon, Glas oder Aramid - sogenannte Rovings oder Verstärkungsfäden - auf ein Trägermaterial in nahezu beliebiger Form und Dicke aufgestickt und danach mit einem Matrixwerkstoff infiltriert und verfestigt. Die durch vorab durchgeführte Kraftfluss- und Spannungsberechnungen entstandene bauteiloptimierte Struktur soll bei gleicher Steifigkeit ein viel geringeres Gewicht gegenüber klassischen Faserverbundstrukturen aufweisen. Mögliche Anwendungen der TFP- Technik sind Rahmen von Flugzeugfenstern oder maßgeschneiderte Iso-Grid-Strukturen im Leichtbau.