Automatisiert geschäftete CFK-Oberfläche
LZH
Im Rahmen einer Leichtbaustrategie setzen Automobilhersteller zwar immer häufiger auf Karosseriebauteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), doch die Kosten für Fertigung und Reparatur sind immer noch zu hoch. Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen, wissen die Partner des Projekts HolQueSt 3D, zu denen das Laser Zentrum Hannover (LZH) und Volkswagen sowie die Firmen Jenoptik Automatisierungstechnik, Trumpf Laser, Invent, KMS Automation und auch die Technischen Universität Clausthal gehören. Im HolQueSt-3D-Projekt sollten deshalb Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt werden.
Ausgerichtet an einem Realbauteil aus der Automobilbranche hat das LZH im Rahmen des Projekts Prozesse zum Schneiden von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt. Die Grundlage dafür sei ein von Trumpf Laser neu entwickelter Hochleistungsscheibenlaser gewesen. Die Firma KMS Automation hat im Rahmen des Projekts Spannvorrichtungen entworfen, die an die verschiedenen Besonderheiten bei der Lasermaterialbearbeitung angepasst wurden. Eine Absaugung zur Erfassung der Prozessemissionen ist laut LZH direkt in der Spannvorrichtung integriert worden. Das von Jenoptik Automatisierungstechnik entwickelte kontinuierlich arbeitende Abluftreinigungssystem komme ohne zusätzliche Filterstoffe aus. Der Einfluss der Laserbearbeitung auf die Eigenschaften der Bauteile sowie auf mögliche Folgeprozesse wurde von Volkswagen und der Firma Invent untersucht.
"Wir können nun Bauteile mit gekrümmten Oberflächen mit geringen Prozesszeiten zur Reparaturvorbereitung schäften", berichtet Sven Blümel, Projektverantwortlicher aus der Gruppe Verbundwerkstoffe des LZH. "Anschließend werden die Schäftungen mit passgenauen Ersatzstücken, sogenannten Patches, wieder verschlossen. Das ist ein wichtiger Schritt, um die Lebenszeit von CFK-Karosserieteilen zu verlängern." Das Konzept für nachfolgende Reparaturschritte hat dabei das Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik der TU Clausthal entwickelt und umgesetzt. "Mit dem erfolgreichen Abschluss des Projekts sind wir einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur Serie voran gekommen," sagt Blümel.
Das Projekt "3D Hochleistungs-Laserbearbeitung zur Qualitäts- und Durchsatzsteigerung für die prozesssichere, automatisierte Fertigung von CFK-Leichtbau-Strukturen" (HolQueSt 3D) wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb der Förderinitiative "Photonische Verfahren und Werkzeuge für den ressourceneffizienten Leichtbau" mit circa vier Millionen Euro gefördert.