Partner entwickeln automatisiertes Zuschneiden mit Lasern weiter

Verbundprojekt

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Prozessbild eines mit Laser-Remote-Technologie geschnittenen CFK-Laminats (Bild © LZH)

Im Verbundprojekt HolQueSt 3D entwickeln Volkswagen und das Laser Zentrum Hannover (LZH) gemeinsam mit anderen Partnern aus Industrie und Wissenschaft einen neuartigen Laserprozess für das automatisierte Zuschneiden von Bauteilen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK), um diesen Leichtbauwerkstoff in die automobile Großserienfertigung zu bringen.

Existierende Verfahren für das Zuschneiden von CFK, wie das Fräsen oder das Wasserstrahlschneiden, zeigen prozessbedingte Nachteile, wie den sehr hohen Werkzeugverschleiß. Diese lassen sich technologisch nicht lösen, erklären die Forscher des LZH. Daher entwickeln die sieben Partner einen neuartigen Prozess zur 3D-Laserbearbeitung von CFK-Leichtbaustrukturen. Im Vergleich zu herkömmlichen Techniken erlaube der Laser eine berührungslose, hochpräzise Bearbeitung ohne Werkzeugverschleiß bei gleichzeitig hoher Reproduzierbarkeit und Flexibilität.

„Bisher kann die Laserbearbeitung von CFK allerdings durch starke Wärmeentwicklung Schädigungen in der Bearbeitungszone verursachen“, erläutern die LZH-Wissenschaftler. Ein lückenhaftes Prozessverständnis sowie der Mangel an ausgereiften Bearbeitungsverfahren stellten wesentliche Hürden für die Verbreitung von Laserbearbeitungsprozessen für CFK dar. Auf der Basis eines fasergeführten Hochleistungslasers mit Pulsdauern im Nanosekundenbereich wollen die Forscher eine speziell auf die CFK-Bearbeitung abgestimmte Prozessstrategie sowie eine optimierte Prozessüberwachung entwickeln.

Die Freisetzung von zum Teil gesundheitsgefährdenden Partikeln und Dämpfen stellt für den Lasereinsatz im Bereich des Leichtbaus ein weiteres Produktionshemmnis dar. Über die Charakterisierung der Prozessemissionen wollen die LZH-Forscher gemeinsam mit Jenoptik Katasorb eine geeignete Methode zur gezielten Nachbehandlung und Filterung entwickeln.

Das Verbundprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung innerhalb der Förderinitiative „Photonische Verfahren und Werkzeuge für den ressourceneffizienten Leichtbau“ bei einem Gesamtprojektvolumen von sieben Millionen Euro mit circa vier Millionen Euro gefördert. Unter der Leitung von Volkswagen sind Jenoptik Katasorb, Trumpf Laser, Invent, KMS Automation, TU Clausthal sowie das Laser Zentrum Hannover als Partner beteiligt.

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Partner entwickeln automatisiertes Zuschneiden mit Lasern weiter. Lightweight Des 6, 8 (2013). https://doi.org/10.1365/s35725-013-0291-8

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