Einfach integrierbare Individuallösungen –

Der Erfolg innovativer Leichtbaukonzepte steht und fällt mit stabilen hybriden Verbindungen. Wir erforschen daher sogenannte Multi-Material-Designs, um Metalle und Kunststoffe belastungsgerecht miteinander zu fügen. Diese erfordern sichere Prozesse, mit denen sich feste Verbindungen aus Materialien mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften schnell und reproduzierbar herstellen lassen.

Mit dem Verfahren »HeatPressCool integrative« (HPCi^®) lassen sich innerhalb von Sekunden punktuelle Verbindungen zwischen Metall und Thermoplast umsetzen – ohne Hinzunahme von Klebstoff, Schrauben oder Nieten. HPCi^® verpresst beide Werkstoffe miteinander und erhitzt das Metall punktuell an der Fügestelle mit induktiver Wärme. Dabei schmilzt der Thermoplast partiell und unmittelbar beim Erstarren bildet sich ein fester Verbund mit dem Metall.

Für die Integration dieses Verfahrens in die Produktion haben wir eine spezielle Fügezange entwickelt, die modular aufgebaut ist und sich beispielsweise an einem Roboterarm montieren lässt. Einsatzmöglichkeiten finden sich etwa im Karosseriebau in der Automobilindustrie, in der Luftfahrt- und Sportgeräteindustrie sowie Elektronikfertigung.

Die Reproduzierbarkeit von Prozessen und das genaue Wissen um relevante Prozessparameter sind entscheidende Kriterien für den Einsatz additiver Fertigungsverfahren in der modernen Industrieproduktion. Während bei konventionellen Verfahren – wie dem Fräsen – das Einmessen der Werkzeuge vor Prozessstart dem Stand der Technik entspricht, stellt dies beim Laser-Pulver-Auftragschweißen (englisch: Laser Metal Deposition, LMD) eine große Herausforderung dar.

Das am Fraunhofer IWS entwickelte Messgerät LIsec, kurz für »Light Section«, schafft nun Abhilfe. Dabei durchleuchtet ein Messlaser den Pulverstrom nach Austritt aus der Düse. Eine Kamera zeichnet die belichteten Partikel auf und leitet diese Daten an eine Analysesoftware weiter, wodurch sich die dreidimensionale Verteilung des Pulverstroms berechnen lässt. Bereits vor Prozessstart können somit alle wichtigen Kenndaten überprüft und Rückschlüsse auf den Grad des Verschleißes der Pulverdüse gezogen werden. Dadurch können die Lebensdauer der Düsen maximal ausgenutzt und etwaige Prozessfehler bereit vorab ausgeschlossen werden. Das steigert die Wirtschaftlichkeit und Reproduzierbarkeit beim Laser-Pulver-Auftragschweißen erheblich. Aufgrund seiner geringen Abmaße und einer anpassbaren Softwareschnittstelle lässt sich das Messgerät LIsec in eine Vielzahl bestehender LMD-Anlagen integrieren.