Aufgabenstellung
Leichtbau in Multi-Material-Design ist ein wesentlicher Schlüssel zu zukunftsträchtiger, ressourceneffizienter Elektromobilität. Die Leistungsfähigkeit einer hybriden Struktur, hier eines intrinsischen Metall-FKV-Hybridverbundes (FKV: Faser-Kunststoff-Verbund), hängt maßgeblich von der Verbindungsfestigkeit zwischen Metall- und Organoblech ab. Im Forschungsprojekt werden die Leistungs- und Serienfähigkeit der Inline-Oberflächenstrukturierung metallischer Halbzeuge mittels Laserstrahlung für 3D-Hybrid-Bauteile, zur direkten Anhaftung mittels Mikroformschluss, untersucht.

Vorgehensweise
Für die Erzeugung optimierter Mikrostrukturen müssen geeignete Laserparameter wie Pulsdauer, Wellenlänge und Strahlform bestimmt werden. Darüber hinaus erfolgt eine vergleichende Betrachtung von mechanischer Stabilität und Korrosionsverhalten abhängig von der Vorbehandlung des Metalls mit und ohne Haftvermittler sowie mit und ohne Laserstrukturierung. Um die in der Anwendung geforderten Taktzeiten der Bauteilherstellung zu erreichen, wird spezielle Lasersystemtechnik zur Prozessbeschleunigung mittels Parallelisierung und Robotik entwickelt.

Ergebnisse
Voruntersuchungen zum Laserstrahlfügen von mikrostrukturierten Metallen mit Thermoplasten zeigten, dass die Anhaftung zwar signifikant von der Oberflächen- und Strukturbodenrauheit des Metalls abhängig ist, nicht aber von der Strukturorientierung oder -dichte. Nach der Übertragung dieser Erkenntnisse auf die geplante Anwendung konnte bereits eine verbesserte Anhaftung von Metall und FKV erreicht werden. Eine Steigerung der Verbindungsqualität wird derzeit untersucht. Für die Parallelisierung des Strukturierungsprozesses wird eine Lasersystemtechnik mit einem Spatial Light Modulator (SLM) zur Erzeugung einer arbiträren Strahlgeometrie realisiert. Ein Roboter übernimmt das Bauteilhandling.