Laserbearbeitung von CFK-Leichtbauteilen

Bauteile aus Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) spielen eine zentrale Rolle bei der Reduktion des Gewichtes von Autos. Aktuelle Beispiele bilden der BMW i3 und der VW XL1. Der Werkstoff ist nicht nur sehr leicht, sondern auch äußerst stabil und sorgt so für hohe Sicherheit. Der Aufwand und die Kosten für die Verarbeitung sind jedoch hoch. Die kostengünstige Herstellung und Reparatur von CFK-Bauteilen untersucht nun das Projekt „HoLQest“. Die Ergebnisse bilden eine entscheidende Voraussetzung für die Verwendung in der Großserien-Produktion.

Bei dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt kommen Laser-basierte Prozess- und Anlagentechnologien zum Einsatz. Ziel ist die Entwicklung einer automatisierten, prozesssicheren 3D-Lasermaterialbearbeitung, die es erlaubt, CFK mit hoher Geschwindigkeit schädigungsarm zu bearbeiten. Da die Kohlenstofffasern selbst und der die Faser umgebende Kunststoff stark unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, kann es bei Wechselwirkung mit der Laserstrahlung zu starker Wärmeentwicklung kommen, die zu Schädigungen der Bauteile in der Bearbeitungszone führt. Um dies zu verhindern, werden gepulste Hochleistungslaser mit Pulsdauern im Nanosekunden-Bereich (Milliardstel-Sekunde) eingesetzt.