Aluminium und Kunststoff im Ätzverfahren verbinden

Wissenschaftler haben ein Ätzverfahren entwickelt, mit dem sie eine stabile Verbindung zwischen Aluminium und Aluminiumlegierungen sowie zwischen Aluminium und Kunststoff herstellen können. Dieses Verfahren kann eine Alternative zu Schweiß- und Klebeverfahren sein.

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall einsetzbar. Eine flexible Alternative zu herkömmlichen Schweiß- und Klebeverfahren hat ein Forschungsteam der Arbeitsgruppe „Funktionale Nanomaterialien“ der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) gemeinsam mit der Kieler Phi-Stone AG entwickelt. Basierend auf einem speziellen Ätzverfahren lassen sich damit Aluminium und Aluminiumlegierungen sowohl miteinander als auch mit Kunststoffen dauerhaft stabil verbinden.

Im Vergleich zum Schweißprozess schont das Verfahren der CAU-Forschungsgruppe um Professor Dr. Rainer Adelung nicht nur die zu verbindenden Materialien. Es lässt sich auch einfacher und flexibler anwenden, selbst an schwer zugänglichen Stellen wie in Ecken oder kopfüber an der Decke. Bereits in wenigen Minuten lassen sich so Metalle untereinander, aber auch mit Kunststoffen fest verbinden.

Anwendungsgebiete sieht das Team zum Beispiel im Schiff-, Flugzeug oder Fahrzeugbau. Besonders gut geeignet sei das Verfahren, um Bauteile nachträglich in schon bestehenden Konstruktionen anzubringen, zum Beispiel im Innenraum von Schiffen oder Autos, beschreibt Adelung denkbare Einsatzmöglichkeiten.

„Die hohen Temperaturen beim Schweißen können zum Beispiel bereits behandelte und gestrichene Oberflächen zerstören. Unser Verfahren dagegen funktioniert bei Raumtemperatur ohne besondere Schutzvorkehrungen“
(Professor Rainer Adelung, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel)

Um Metalle verbinden zu können, raut das Kieler Forschungsteam bei seinem „Nanoscale Sculpturing“-Verfahren die Oberfläche mit einem elektrochemischen Ätzverfahren präzise auf, so dass auf Mikrometerebene eine feine, quaderförmige Widerhakenstruktur entsteht. Werden zwei so behandelte Oberflächen mittels Kleber ineinander verhakt, entsteht eine nur sehr schwer lösbare Verbindung.

„Wenn etwas bricht, dann höchstens der Kleber an sich oder das Material selbst, nicht aber die Verbindungsstelle.“
(Ingo Paulowicz, Vorstand der Phi-Stone AG)

„Das Nanoscale Sculpturing-Verfahren eröffnet damit völlig neue Möglichkeiten in der Fügetechnik, aber auch ganz neuartige Werkstoffkombinationen wie Aluminium mit Kupfer oder mit Silikon. Das könnte zum Beispiel für die Medizintechnik interessant sein.“
(Professor Rainer Adelung, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel)

Quelle und weitere Infos: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), Spotlightmetal (englisch)