Glänzen Sie das Laserlicht by TrumpfDirectIndustry

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Faserverstärkter Plastik des Kohlenstoffs (CFRPs) ist die ganze Raserei, besonders im Automobil-, in der Luftfahrt und in den Windenergiesektoren. Er vertreten eine Schlüsselkomponente der Lösung zu einigen der meisten dringlichen Probleme unseres Alters, einschließlich Klimaschutz, Emobilität, Ressourcen-Leistungsfähigkeit und Nachhaltigkeit. Diese megatrends sind bedeutende Fahrer hinter Leichtbauweise und dem Gebrauch von faserverstärkten Zusammensetzungen.

Konstrukteure lieben diese gesponnenen leichten Materialien für ihre Stärke und Starrheit. Produktionsingenieure sind ein wenig weniger enthusiastische dank die Komplexitäten, die beim Arbeiten in eine Zusammensetzung von Fasern und von Polymer mit einbezogen werden. Diese zwei Materialien benehmen sich vollständig anders als im Bearbeitungsprozeß: ein mechanischer Schneider kann durch Polymer wie ein Messer durch Butter überschreiten, aber er stumpft noch seinen Rand auf den Hartfasern ab. Es ist dieser radikale Kontrast, der es schwierig, die rechte Methode und das rechte Werkzeug zu wählen macht. Laser gewinnen zunehmende Popularität als passendes Werkzeug für das Beschäftigen faserverstärkten Plastik an vielen verschiedenen Punkten in der Prozesskette, einschließlich den Schnitt von freien Räumen und von Teilen, das Entfernen von Schichten, um Werkstücke für Aufkleben vorzubereiten und die Verbindung des Metalls zum Plastik.

Die größte Herausforderung ist, dass das Material störrisch und empfindlich ist. Das wirft ein Problem für alle mechanischen Verarbeitungsmethoden auf. Wasserstrahlschneiden mit abschleifenden Substanzen ist weit von Ideal, da die faserartige Schnittkante kann durch abschleifende Partikel leicht geschädigt werden, werden abgetrennt und Fasern von der Matrix möglicherweise, während das Material Feuchtigkeit einläßt. Ausschnitt erlegt bedeutende Kräfte dem Werkstück auf, das häufig Ergebnisse in den Rohschnitträndern mit hervorstehenden Fasern. Werkzeugmaschinen werfen die gleiche Art des Risikos auf, obwohl der Hauptnachteil hier die hohen Kosten der Verarbeitung der Werkstücke ist. Die Hartfasern nutzen schnell die Bohrung und die Fräsköpfe ab, damit sie mehrfache Zeiten ersetzt werden müssen jede Verschiebung. Darüber hinaus bedeutet jede mögliche Änderung in der Stärke oder in der Zusammensetzung des Materials, das maschinell bearbeitet wird im Allgemeinen, zugeschaltete Werkzeuge. Dieser Umrüstungsprozeß nimmt Zeit, und neue Werkzeuge ständig zu kaufen ist ein extrem teures Geschäft.

Laser-Ingenieure haben vor kurzem gefolgt, mit, voreingestellte Parameter zu verwenden, um den automatischen, Inline-Anpassungen zu ermöglichen, zum von verschiedenen materiellen Stärken und von Zusammensetzungen ohne Unterbrechungsproduktion anzusprechen. Aber es gibt viel anderer Gründe, warum Licht das beste Schneidwerkzeug für CFRP ist.

Laserstrahlen üben keine mechanischen Kräfte auf dem Werkstück aus. Das trifft sie eine gute Wahl für die maschinelle Bearbeitung von sehr dünnen oder empfindlichen CFRP-Teilen mit großer Präzision. Ein Lichtstrahl kann zu ändernden Konturen und zu Geometrie flexibel hergestellt werden weil die Bearbeitungsoptik, keinen Kontakt mit dem Werkstück aufzunehmen – tatsächlich sind sie mehr als 150 Millimeter weg von ihm. Das macht es einfacher, damit Laser in feste Ecken kommen. Laser-Ausschnitt von Kohlenstofffasern (CFS-) und von faserverstärktem Plastik des Kohlenstoffs bezieht einen Sublimationsprozeß mit ein. Das Material wird, sobald es durch das genaue geschlagen wird, Hochenergiestrahl verdunstet. Es gibt kein flüssiges ausgestoßen zu werden Material, und der resultierende Rand ist glatt, ohne die hervorstehenden Fasern. Die Hitze-betroffene Zone an der Schnittkante ist minimal und – entsprechend Ergebnissen bis jetzt – hat keine Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften des Faches.

Der Hochpräzisionsnutzen von Lasern verlängert auf den Schnitt von Vorformlingsmaterialien. Vorformlinge sind trockene, halb fertige Gewebeprodukte, im Wesentlichen eine Art von der Matte, die nicht noch verhärtet worden ist und deshalb noch flexibel ist. Um die Vorformlinge zu produzieren, werden die Mattenfreien räume in ein Werkzeug gelegt das erhöhte Temperaturen verwendet um sie zu Vorformlinge 3D zu machen. Die Vorformlinge werden dann mit Kunstharz eingesickert – zum Beispiel mittels des HarzSpritzpressens (RTM) – das dann trocknet und sich verhärtet. Dieses schafft CFRP-Teile mit Komplex, Raumgeometrien. Laserlicht schneidet die Vorformlinge in nahe Nettoform auf einer Geschwindigkeit und einem Qualitätsniveau, das andere Trennverfahren wie Ultraschallschneider nie erzielen konnten. Laser-geschnittene Vorformlinge haben einen sauberen, klaren, natürlichen Rand ohne irgendwelche hervorstehenden Fasern. Dieses vereinfacht stromabwärts behandeln und beseitigt den Bedarf an der Fertigung der Arbeit wie Reiben. Vorformlinge können in die RTM-Form gelegt werden und sickerten sofort nach Laser-Ausschnitt ein.

Festkörperlaser sind eine große Wahl für den Schnitt von CF-Vorformlingen und VON CF-Garn und Gewebe weil die Laser-Energiepaare leicht in die Kohlenstofffasern. Für CF weniger als Hälfte Millimeter stark, ist ein einzelnes Kilowatt Laser-Energie genügend, eine Bearbeitungsgeschwindigkeit über 20 Metern pro Minute – zwei oder dreimal als ein Wasserstrahl oder Fräswerkzeug schneller zu erreichen. Mit CFR verstärkten Materialien und Glasfaser Plastik (GFRP), ein CO2-Laser ist die beste Wahl, weil die Glasfasern und das Matrixmaterial zu CO2-Laserlicht undurchsichtig sind, und deshalb bearbeitbar. Für Materialien mit einer Stärke von zwei Millimeter oder mehr, kann ein Laser mit 5 Kilowatt mit einer Rate von 10 Metern pro Minute, eine Zahl schneiden, die noch einmal zwei oder drei herkömmliche Methoden der Zeiten schneller als ist.

Laser können auch benutzt werden, um CFRP auf andere Arten als es gerade, schneiden zu verarbeiten. Eins ihres Hauptgebrauches ist Entfernung, in der Laserstrahlen die Oberschicht des Materials mit ungeheurer Präzision verdunsten. Diese Form der Verarbeitung ist da eine Vorbereitungsphase für Aufkleben besonders nützlich, da diese die Oberschicht der Farbe erfordert entfernt zu werden oder aufgeraut zu werden. In diesem Fall erledigen Laser eine ausgezeichnete Arbeit von den Bereich genau maschinell bearbeiten, der angefordert wird, so nur die notwendige Menge des Materials wird entfernt. Noch einmal ist eins des bedeutenden Nutzens Laserlichts die Flexibilität, die es anbietet – es kann gebogene Teile für Aufkleben sogar vorbereiten, indem es genau ihre Konturen aufspürt.

Wenn es um die maschinelle Bearbeitung von großen Oberflächen an den hohen Geschwindigkeiten geht, ist ein CO2-Laser die bevorzugte Wahl der Strahlnquelle für Aufklebenvorbereitung. Und in den letzten Jahren haben Ingenieure zu einem neuen Werkzeug für die maschinelle Bearbeitung Zutritt erhalten, die, genau definierte Bereiche an der hohen Qualität mit dem Auftauchen von den ultra-kurzen Impulslasern klein ist, die für industriellen Gebrauch bestimmt sind. Diese Laser erzeugen Lichtimpulse mit einer Dauer gerade einiger Picosekunden oder sogar Femtosekunden. Sie ermöglichen Ingenieuren, gerade einige Nanometer Material von den kleinen Bereichen zu entfernen, ohne Schmelzgrate zu verursachen und ohne thermischen Schaden des Materials zu verursachen. Diese Technologie markiert einen anderen großen Schritt nach vorn in der Präzision von Bearbeitungsprozessen.

Die Befestigung und das Kleben sind z.Z. die Standardverfahren der Verbindung von CFRP und von Metall. Laser können benutzt werden, um die Löcher für das Nietverfahren zu schaffen und die Oberschicht der Farbe als Vorbereitung für Aufkleben zu entfernen. Jedoch beziehen die Befestigung und das Kleben die Einführung eines weiteren Schrittes zum Produktionsverfahren mit ein und erfordern den Gebrauch von zusätzlichen Materialien. Dieses ultra-kurze Laserlicht pulsiertes der Zeit liefert die Lösung, fest das Verbindungsmetall und den faserverstärkten Plastik. Um Metall zum thermoplastischen Polymer sicher zu verbinden, bereitet ein ultra-kurzer Impulslaser das Metallpassteil vor indem er eine unterschnittene Struktur schafft. Das strukturierte Metallteil wird dann zu einer Temperatur über dem Schmelzpunkt vom thermoplastischen erhitzt. Dieser Schritt kann durch einen Induktor, einen Ofen oder einen anderen Laser durchgeführt werden. Wenn das Blei und das Polymer zusammen gedrückt werden, fängt das thermoplastische an zu schmelzen. Die thermoplastischen Flüsse in die Unterschneidung, eine Verbindung zum Metallteil, sobald es – abkühlt, alle ohne Bedarf am zusätzlichen Füllermaterial schaffend. Die statische und dynamische Stabilität des Gelenkes sind beides höheres als die erzielt, indem sie klebt.

, als Standardwerkzeug herstellend in der Blechfunktion, ist der Laser jetzt bereit, dem gleichen Weg auf dem Gebiet von CFRP-maschineller Bearbeitung zu folgen. Der Schlüsselnutzen wird geteilt: Laserlicht ist ein schnelles, Abnutzung-freies und berührungsfreies Werkzeug, das Konstrukteuren die Freiheit gibt, um komplexere Geometrie als die zu schaffen, die mit mechanischen Methoden erreichbar sind. Gleichzeitig ermöglichen Laser der Menge von Energie angewendet am so genau gesteuert zu werden Werkstück, dass sie die empfindliche maschinelle Bearbeitung von extrem dünnen Materialien bequem behandeln können. Der industrielle ultra-kurze Impulslaser – ein verhältnismäßig neuer Zusatz zur Produktionsumwelt – liefert sogar die Wahl „der kalten“ maschineller Bearbeitung, mit anderen Worten eine Form der maschineller Bearbeitung das anwendet praktisch nullhitze am Werkstück. Dieses hat die Tür zu einem Reichtum von neuen Ideen und von Anwendungen geöffnet.