Bearbeitung von CFK

 

Verfahren

Aufgrund des außergewöhnlichen Verhältnisses von mechanischer Festigkeit zu Gewicht sind Carbonfaser verstärkte Kunststoffe (CFK) ein wichtiges Material für Leichtbauanwendungen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Durch die inhomogenen mechanischen und thermischen Eigenschaften von Kohlefasern und Matrixmaterial ist die Bearbeitung vergleichsweise problematisch. Die auftretenden Schwierigkeiten sind die Delamination der Fasern von der Matrix, die thermische Belastung der Matrix, die sich direkt negativ auf die mechanische Festigkeit auswirkt, sowie ein großer Werkzeugverschleiß durch die sehr harten Kohlefasern. Aus diesem Grund weist Laserstrahlung als ein kontaktloses und verschleißfreies Werkzeug ein großes Potenzial auf, die CFK Bearbeitung effizienter und schneller zu gestalten. Um den thermischen Einfluss auf das Werkstück möglichst gering zu halten, besitzt insbesondere der Einsatz von ultrakurz gepulster Laserstrahlung mit großes Potential für die CFK-Bearbeitung.

 

Ergebnisse

CFK-Bearbeitung mittels UKP-Laserstrahlung. Urheberrecht: Lehrstuhl für Lasertechnik LLT CFK-Bearbeitung mittels UKP-Laserstrahlung.

Mittels ultrakurz gepulster Laserstrahlung und einer mittleren Leistung wird die Bearbeitung von CFK mit Wärmeeinflusszonen unter 5 μm bei Abtragraten von 30 mm³/min realisiert. Bei der Verwendung von einer mittleren Ausgangsleistung von 400 W können maximale Abtragraten von 380 mm³/min bei einer Wärmeeinflusszone von circa 45 μm erzielt werden. Neben Trennschnitten können auch 2,5 dimensionale Oberflächen zur Vorbereitung von Reparaturvorgängen an CFK –Bauteilen erzeugt werden.

 

Publikationen

J. Finger, 2013: Ablation and cutting of carbon-fiber reinforced plastics using picosecond pulsed laser radiation with high average power

 

Links

Lasermaterialbearbeitung am Fraunhofer ILT

 

Jahresberichte

Bearbeitung von CFK mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung hoher mittlerer Leistung

Schneiden von faserverstärkten Kunststoffen 2012

Schneiden von faserverstärkten Kunststoffen 2011

Laserabtrag für die Strukturierung dünner, funktionaler Schichten

 

Themenbroschüren

Laserbearbeitungsverfahren für Faserverbundkunststoffe