Metall-Kunststoff-Verbunde: Welches Potential hat dieses reversible Fügeverfahren?

Das Kunststoff-Zentrum SKZ in Würzburg und das Fraunhofer Institut für Werkstoff und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben ein Forschungsprojekt gestartet, das den Nutzen einer Kombination von thermischem Direktfügen mit industriell verfügbaren Oberflächenvorbehandlungen untersucht. Beim thermischen Direktfügen werden die Fügepartner Metall und Kunststoff lokal erwärmt und vergleichbar zu einem Schweißprozess miteinander verbunden.

Die erwarteten Vorteile des thermischen Direktfügens sind kurze Taktzeiten, umfangreiche Möglichkeiten in der Prozessüberwachung und eine hohe Chance für die Automatisierung von Produktionsprozessen. Das Verfahren liefert damit viele Ansätze zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit.

Zusätzlich erlaubt das thermische Direktfügen aufgrund des möglichen Reverse-Prozesses bzw. „Entfügens“ auch die Entwicklung innovativer Reparaturkonzepte und eine sortenreine Materialtrennung am Lebensende des Bauteils. Dadurch erfüllt diese Fügetechnologie im Gegensatz zu den meisten Alternativen im Multi-Material-Leichtbau die Anforderungen der Europäischen Union zur sicheren Integration in Kreislaufwirtschaftskonzepte.

Das thermische Direktfügen hat laut SKZ damit ein großes Potenzial, sich zu zukünftig zu einem etablierten Fügeverfahren für Metall-Kunststoff-Verbindungen zu entwickeln, das sowohl in der Serien- als auch in der Einzelteilfertigung nutzbar ist.

In dem Forschungsvorhaben werden Fügeverfahren basierend auf Induktion und Einsatz von keramischen Hochrate-Heizelementen untersucht. Die Schwerpunkte der Vorbehandlungstechniken bilden beispielsweise Laserstrukturierung und Plasmaverfahren zur Oberflächenmodifizierung der Fügepartner. Diese Strukturierung der Metalloberfläche ermöglicht dabei eine Festigkeitssteigerung durch Verzahnung von Metall und Kunststoff. Mit Plasmabehandlung wird untersucht, ob die häufig schwachen physikalischen Wechselwirkungen zwischen Metall und Kunststoff gezielt verstärkt werden können. Die Festigkeit der hergestellten Verbindungen wird im Vergleich zu alternativen Fügemethoden getestet, insbesondere dem Kleben, und schließt unter anderem eine notwendige hohe Temperaturwechselfestigkeit ein.

Interessierte Industrieunternehmen sind eingeladen, sich beim SKZ oder IWS zu melden, um kostenfrei an dem projektbegleitenden Ausschuss teilzunehmen und frühzeitig von den Ergebnissen zu profitieren.

Das Forschungsprojekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Das Projekt startete am 1. April 2021 und läuft für zwei Jahre.

Bild oben und kleines Bild: Schematische Darstellung des Direktfügeverfahrens. (Quelle: SKZ)


Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, Plastverarbeiter

Comments are closed, but trackbacks and pingbacks are open.