Laserbasierte Oberflächenvorbehandlung zum stoffschlüssigen Fügen mittels Kleben von faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen und Leichtmetallen

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Im Bereich der Fügetechnik wird das stoffschlüssige Fügen mittels Kleben seit Jahren immer bedeutsamer. Hauptgrund ist die Verwendung von neuen Werkstoffen bzw. die Kombination unterschiedlicher Werkstoffgruppen. Ausgehend von den Bemühungen der populärsten Vertretern des Leichtbaus wie Automobil-, Schienenfahrzeug- und Luftfahrtindustrie kommen vor allem Leichtmetalle als auch Faserverbundkunststoffe immer häufiger zum Einsatz. Zur Erstellung langzeitstabiler Klebungen im Bereich moderner Leichtbaumaterialien ist eine angepasste Vorbehandlung der spezifischen Oberfläche notwendig. In diesem Zusammenhang wird die physikalische Methode der Laseroberflächenvorbehandlung im Vergleich zu konventionellen Methoden an typischen Vertretern von Leichtmetallen (AlMg3 und Ti6Al4V) sowie einem glasfaserverstärkten Verbundwerkstoff, basierend auf einem Hybridgarn-Textil-Thermoplast, untersucht. Vergleichend werden Ergebnisse der zerstörenden, mechanischen Prüfung von unterschiedlich vorbehandelten und mittels ausgesuchter epoxidbasierender Klebstoffsysteme erstellten Zugscherverbunde, im Ausgangszustand sowie nach standarisierten Zeitraffertests, ausgewertet. Ziel ist es auf die Vorbehandlungs- und Verbindungsqualität zu schlussfolgern. Begleitet werden die experimentellen Versuche durch beispielsweise Topografie-, Kontaktwinkel- und Mikrohärtemessungen sowie analytischen Untersuchungen der Oberflächen und Querschnittsflächen (REM EDX, XPS, FTIR). Für die Umsetzung spezieller geometrischer Herausforderungen der Fügepartner wie beispielsweise sehr dünner Folien bzw. gekrümmter Oberflächen wird die Methode der Direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) grundlegend mit betrachtet.