Spojte Plasty S Hořčíkovými Listy Vstřikováním

Konstrukce z více materiálů s tepelně spojenými hybridními spoji z plastu a kovu používá různé materiály, které jsou přizpůsobeny místním zatížením, což by mohlo umožnit nové způsoby optimalizace hmotnosti. Vzhledem k fyzikálním a chemickým nerovnostem materiálů je tato konstrukce speciální výzvou pro spojovací technologii, zejména při použití plastů a kovů

Kira van der Straeten, výzkumná asistentka ve skupině microfuging ve společnosti Fraunhofer ILT, vysvětluje: „Kromě toho různé materiálové vlastnosti - například. Například tepelná roztažnost a korozivní infiltrace - hybridní spoje jsou vysoce namáhány. “Pro dlouhodobou stabilitu hybridních komponent je proto důležité chování stárnutí spoje.

Mikrostrukturované hořčíkové plechy dosahují pevnosti ve střihu v tahu vyšší než 28 MPa

Společně s Institutem pro zpracování plastů (IKV) v průmyslu a řemeslech na RWTH Aachen University vyvinuli vědci z Fraunhoferova institutu pro laserovou technologii ILT proces spojování plastů s hořčíkovými plechy. Hořčíkové plechy jsou mikrostrukturovány vláknitým laserovým zářením pod atmosférou argonu a umístěny do formy pro vstřikování. Plast je pak spojen s hořčíkovým plechem zpětným vstřikováním, přičemž plast tvoří lepivou vazbu s fólií vyplněním mikrostruktur. Tato tvarová montáž také umožňuje snadné vzájemné spojení chemicky odlišných materiálů.

Testy ukázaly, že tato metoda může být použita k dosažení tahové smykové pevnosti přes 28 MPa přizpůsobením strukturální geometrie a uspořádání. Tyto hodnoty jsou výrazně vyšší než obvyklé síly pro strukturální vazby, které se obvykle používají ve spojovacích procesech na bázi pojivového činidla, které jsou obvykle přibližně 10 MPa. Na veletrhu JEC ukážou Aacheners, jak lze extrémně lehké komponenty vyrobit vstřikováním a laserovou mikrostrukturou.

V projektu vědci také zkoumali různé povrchové úpravy, procesy spojování a kombinace materiálů. Změny klimatu a korozní testy poskytly prohlášení o dlouhodobé stabilitě spojení. „Výsledky jasně ukazují, že tento proces je konkurenční ve srovnání s jinými spojovacími technologiemi a je ideální pro velké množství hybridních spojení plast-kov,“říká van der Straeten.

Fakta o světě JEC

Světový veletrh kompozitů JEC se koná od 3. do 5. března 2020 v Paříži-Nord Villipinte. S 1350 vystavovateli a více než 43 500 očekávanými obchodními návštěvníky ze 112 zemí se JEC World etabloval jako přední mezinárodní veletrh kompozitních materiálů v průběhu let.

Přednosti programu

Robotem naváděný laserový paprsek vrtá předlisky CFRP

V Paříži Aacheners také ukážou, jak mohou být polotovary CFRP ve tvaru 3D (předlisky) spolehlivě a efektivně vrtány pomocí ultrazvukového laserového paprsku vedeného robotem (UKP laser). V rámci projektu Carbo Lase financovaného z veřejných zdrojů vytvořilo pět projektových partnerů z výzkumu a průmyslu robotickou buňku s automatizovaným řetězcem procesů pro výrobu laserem zpracovaných předlisků na Institutu pro textilní technologie (ITA) na RWTH Aachen University.

Laserový paprsek UKP je veden ze zdroje paprsku přes vlákno z dutého jádra do skeneru galvo namontovaného na robotu s kloubovým ramenem. Díky stabilizovanému laserovému paprsku může bezzrcadlové vedení paprsku snadno sledovat velmi dynamické pohyby skeneru pomocí předlisku CFRP.

Robotem řízený UKP laser může vyvrtat přesné díry přes bezchybnou a přesnou laserovou ablaci, např. B. pro vložky. Výsledná infuze matrice vytváří spolehlivé a spolehlivé spojení s více materiály i bez lepidla. V testech v projektu Carbo-Lase dosáhly vložky přímo připojené k materiálu matrice maximální extrakční sílu, která byla až o 50% vyšší než u konvenčně vyráběných součástí s lepenými vložkami.

„Dynamický proces vrtání laserem UKP je obzvláště zajímavý pro lehké komponenty pro letecké a automobilové inženýrství,“říká Stefan Janssen, vědec skupiny mikro a nanostrukturování ve Fraunhofer ILT. „Tento proces, který lze velmi dobře automatizovat, může díky vyšší pevnosti spojovacích prvků snížit náklady na materiály a náklady při výrobě součástí CFRP.“

Tip semináře

Seminář z lehkých konstrukčních materiálů učí metody, principy návrhu a způsoby konstrukce pro lehké konstrukce. Účastníci získají přehled o různých lehkých materiálech, naučí se kritéria pro výběr materiálů a dozví se o výhodách, nevýhodách a rizicích různých materiálů.