Mehr Prozesskontrolle bei der laserbasierten CFK-Bearbeitung

Nachhaltigkeit und – damit eng verknüpft – effizienter Umgang mit Ressourcen sind in der Produktion schon seit einiger Zeit eines der wichtigsten Ziele. Der sparsame Verbrauch von Ressourcen kann in der Auto- und Flugzeugindustrie durch konsequente Reduktion des Fahrzeuggewichts erreicht werden. Deshalb entwickelt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) bereits über viele Jahre unterschiedliche Leichtbautechnologien. Jetzt sollen durch Automatisierung und Prozesskontrolle weitere Fertigungstechniken für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) serientauglich werden

Der Laserschneidprozess mit Roboter ermöglicht eine flexible Bearbeitung von 3D-Bauteilen. Foto: LZH

CFK-Bauteile eigenen sich besonders für den Einsatz in der Flug- und Fahrzeugindustrie, weil sie nicht nur für eine deutliche Verringerung des Gewichts sorgen. Zusätzlich verfügt das Material über eine sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit. Da die Verarbeitung des Materials sehr viel Expertise erfordert, findet es sich außer in der Luftfahrtindustrie bislang hauptsächlich im Sportwagenbereich und in automobilen Kleinserien. Künftig sollen nicht nur größere Serien produzierbar sein, auch die preiswerte Produktion individueller Bauteile soll vorangetrieben werden. Deshalb arbeitet das LZH in verschiedenen Projekten daran, die Prozesskontrolle zu optimieren.

Flexible Bearbeitung durch neue Handhabungssysteme

Die Gruppe Verbundwerkstoffe der Abteilung Produktions- und Systemtechnik des LZH entwickelt neue Prozesse für die flexible und automatisierte Bearbeitung von CFK- und GFK-Bauteilen. Der Einsatz von Industrierobotern und Mehrachssystemen in Kombination mit neuartigen Laserstrahlquellen ermöglicht dabei die individuelle Bearbeitung von 3D-Bauteilen und großflächigen Halbzeugen sowohl beim Schneiden und Abtragen als auch beim Schweißen.

Geschäftete Strukturen werden für die komplexe Reparaturvorbereitung von Faserverbundmaterial benötigt. Oberflächen können für Klebprozesse vorbehandelt werden. Foto: LZH

Ein weiterer wichtiger Aspekt neben der flexiblen Bearbeitung von unterschiedlichen Bauteilen ist die Prozesskontrolle bzw. –regelung. Zum Beispiel werden beim Laserdurchstrahlschweißen unterschiedliche Verfahren genutzt, um auf Basis von Temperaturmessungen den Prozess zu regeln und dadurch Schweißungen mit konstant hoher Qualität zu ermöglichen. Auch beim Schneiden von Faserverbundbauteilen werden verschiedene Temperaturmessverfahren eingesetzt, um den Prozess zu optimieren und eine konstante Bearbeitungsqualität zu gewährleisten. Beim Abtragen von fehlerhaften Stellen im Rahmen der Reparaturvorbereitung ist es notwendig, dies in definierten Stufen zu tun. Auch hier arbeitet das LZH an Verfahren für eine prozesssichere Bearbeitung.