Aufgabenstellung
Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung werkstoffgerechter und prozesskettenoptimierter Fertigungstechnologien zur Erzeugung massesparender Kunststoff-Verbundscheiben für umweltfreundliche elektromobile Nutzfahrzeuge. Das blz untersucht hierbei den Laserstrahlfügeprozess der Verbundscheibe mit der Fahrzeugrahmenkomponente.

Vorgehensweise
Im Rahmen des Vorhabens wird unter Zuhilfenahme einer modifizierten Fügefolie die Verbundscheibe aus Polycarbonat (PC) und Polymethymetacrylat (PMMA) mittels Hochfrequenzfügeprozess miteinander verbunden. Das blz untersucht das Laserstrahlfügen des Kunststoff-Verbundmaterials mit der Rahmenkomponente zur Erzeugung maßgeschneiderter thermoplastischer Tailored Welded Blanks. Parallel dazu wird das strahlungsbasierte Fügen von sphärisch geformten Kunststoff-Verbundscheiben zur Verbindung mit 3D-Kunststoff-Bauteilen untersucht, um eine effizientere Verbindungstechnik im Vergleich zum Kleben bzw. mechanischen Fügen der Scheibe mit dem Rahmen zu etablieren.

Ergebnisse
Das Fügen großflächiger Bauteile mittels Laser erfordert auf Grund der Steifigkeit der Werkstoffe eine Bestrahlungsstrategie zur Überbrückung großer Fügespalte. Für das Erzeugen von mechanisch hoch belastbaren Fügenähten und für eine Erhöhung der Spaltüberbrückbarkeit wird in diesem Zusammenhang eine oszillierende Strahlablenkung zur Verbindung beider Werkstoffpartner verwendet. Das sich beim Schweißen mit Strahloszillation einstellende Temperaturfeld ist im Bild rechts gezeigt. Die Untersuchungen zeigen, dass eine Zugscherfestigkeit bei mechanischen Zugtests von 27 N/mm² erreicht wird (siehe Bild links). Zugleich kann ein Spaltmaß von 0,05 mm unter Einbehaltung der Funktionalität der Fügeverbindung überbrückt werden.