Laserbohren von Sandwich und CFK: schneller und kleiner

Forschende am LZH haben im Projekt „Mikrobohren von Sandwichwerkstoffen: Entwicklung eines Laserverfahrens“ (miBoS)  einen automatisierten Prozess mit zugehörigem Anlagenaufbau zum Laserbohren entwickelt. Besonders interessant ist die Technologie für den Leichtbau und die Schalldämmung, denn sie vereinfacht das Bearbeiten von CFK- und Sandwichmaterialien. Projektpartner waren Invent und KMS Technology Center.

In dem Prozess wird ein Laserstrahl durch eigens dafür ausgelegte diffraktive optische Elemente auf Teilstrahlen aufgeteilt, sodass er auf mehreren Orten auf dem Material auftrifft und so mehrere Bohrungen gleichzeitig erzeugt werden. Im optimalen Fall können dies bis zu 25 Teilstrahlen sein, so dass die Bohrdauer nur noch ein 25stel der ursprünglichen Zeit und damit dann weniger als eine Zehntelsekunde pro Bohrung beträgt – ein Wert, der mit herkömmlichen Verfahren selbst bei größeren Bohrungen nicht erreichbar ist.

Mit diesem Prozess konnten im Projekt Bohrungen durchgeführt werden, die einen Durchmesser von nur 1,2 mm bis 0,25 mm haben. Damit sind sie kleiner als Bohrungen, die aktuell mit herkömmlichen mechanischen Verfahren in Sandwich- und CFK-Werkstoffen umgesetzt werden können. Dank der vom Projektpartner KMS Technology Center gefertigten Optomechanik ist Verfahren bei Bohrungsdurchmesser und Bohrbild ohne Werkzeugwechsel sehr flexibel.

Ein Anwendungsbeispiel für das Mikrobohren entstammt der Luftfahrt. Um Lärmemissionen von Flugzeugen zu verringern, werden schalldämmende Verkleidungselemente genutzt, mit denen beispielsweise Triebwerke auskleidet werden. Solche Bauteile werden häufig aus CFK oder CFK-Sandwichwerkstoffen hergestellt und dann auf einer großen Fläche mit einer Vielzahl von kleinen Bohrungen versehen. Für diese sogenannten Akustikbohrungen eignet sich das Mikrobohren mit dem Laser besonders gut, denn das Laserbohren ist berührungslos und damit kraft- und verschleißfrei.

Bild oben: Interessant ist das Mikrobohren mit dem Laser beispielsweise für schalldämmende Verkleidungselemente, etwa in der Luftfahrt. (Quelle: LZH)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung