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Vortrag

Metall-Kunststoffverbindungen: Einfluss der laserinduzierten Oberflächenvergrößerung auf die Festigkeit

Donnerstag (27.06.2019)
11:05 - 11:25 Uhr

Hybridbauteile aus Metall und Kunststoff ermöglichen es, den heutigen Anforderungen nach integrierter Funktionalität und Gewichtsersparnis gerecht zu werden. Eine Schwierigkeit in der Anwendung der Multi-Materialbauweise stellt die Verbindungstechnik für die einzelnen Fügepartner dar. Die Verbindungseigenschaften können dabei maßgeblich durch eine Modifikation der Grenzfläche beeinflusst und gemäß den Anforderungen, wie Festigkeit und/oder Dichtheit, ausgelegt werden.


Zahlreiche Untersuchungen der Oberflächenmodifikation mittels Lasermaterialbearbeitung haben gezeigt, dass sich einige der erzeugten Oberflächentopologien besonders vorteilhaft auf die Festigkeits- und Dichtheitskenngrößen auswirken. Diese stochastischen Mikrostrukturen weisen gleich mehrere, sich mutmaßlich positive auswirkende Charakteristiken, wie beispielsweise Hinterschneidungen und Oberflächenvergrößerung, auf. Einen Rückschluss auf den Beitrag einzelner Effekte zur Festigkeit bzw. Dichtheit lassen diese Strukturen jedoch nicht zu.


Ziel ist es, die Wirkzusammenhänge zwischen Laserstruktur und Festigkeit der Fügestelle zu untersuchen. Dazu werden die einzelnen Charakteristiken einer stochastischen Oberfläche weitestgehend separiert und deren Einflüsse auf die entsprechende Zieleigenschaft „Festigkeit“ untersucht. Im Rahmen dieser Studie wird zunächst der Einfluss der Oberflächenvergrößerung auf die Festigkeit untersucht.


Dazu wurden Zugscherversuche nach DIN EN 1465 mit Fügepartnern aus den Werkstoffen PBT GF30 und Aluminium EN AW 5754 aufgebaut. Die Aluminiumteile wurden mittels eines gepulsten ns-Lasers und einer Leistung von 50 W definiert strukturiert, um eine gezielte Oberflächenvergrößerung zu erhalten. Anschließend wurde das PBT GF30 mittels Spritzguss im In-Mold-Assembly gefügt. Die so erhaltenen Proben wurden im Zugscherversuch geprüft und die Ergebnisse mit den Geometrieparametern der Laserstruktur korreliert. Die Qualität der Fügeverbindung wird zusätzlich mittels Schliffbildern analysiert.


Erste Ergebnisse zeigen vielversprechende Korrelationen zwischen der Festigkeit und Oberflächenvergrößerung bei Festigkeitskennwerten bis ca. 11 MPa.

Sprecher/Referent:
Dominic Woitun
Robert Bosch GmbH
Weitere Autoren/Referenten:
  • Roderus Michael
    Robert Bosch GmbH
  • Dr. Elmar Kroner
    Robert Bosch GmbH
  • Prof. Dr. Thilo Bein
    Fraunhofer LBF