Aufrauen von Oberflächen

zur optimierung von Fügeprozessen

Verbindung artungleicher Werkstoffe durch laserbasiertes Aufrauen von Kontaktflächen

Hohe Festigkeiten

Vergrößerung der Kontaktflächen in Keramik und Metallen

Optimierung von fügeprozessen

Das Aufrauen von Metall- und Keramikoberflächen eröffnet neue Möglichkeiten für die Verbindungstechnik artungleicher Werkstoffe. Bei elektronischen Baugruppen und medizinischen Produkten sowie im Automobilbau werden Fügeprozesse artungleicher Materialien wie zum Beispiel Metall-Kunststoff oder Metall-Keramik Verbindungen wichtiger. Als typische Fügeverfahren werden hier Klebverbindungen oder das Laser-Transparent-Schweißen eingesetzt.

Die Qualität und die Festigkeit der Fügeverbindung hängt bei beiden Prozessen entscheidend von der Oberflächenbeschaffenheit der Fügepartner ab. So kann durch Aufrauhung von Metall- und Keramikoberflächen durch gezielte Mikrostrukturierung die Kontaktfläche der Fügepartner deutlich vergrößert werden.

Mit abtragenden Laserverfahren lassen sich darüber hinaus auch Strukturen mit Hinterschnitten erzeugen, die zu einer hohen mechanischen Festigkeit der Verbindung führen.

Aufrauen von Keramik

Hochfeste Verbindungen

Mit thermischen Eindringtiefen von wenigen Mikrometern lässt sich durch eine UKP-Laserstrukturierung die Aufrauhung von Metall- und Keramikoberflächen erreichen, ohne die darunterliegenden Bereiche zu schädigen.

Mit der Laserstrukturierung sind je nach Material vielfältige Strukturtypen möglich: Eine deterministische Strukturierung wie z.B. eine Graben- oder Gitterstruktur erhöht effektiv die Kontaktfläche und verbessert die Kontaktierung bei Klebe- oder Laserschweißprozessen.

Durch eine Anstellung des Laserstrahls zum Werkstück können Strukturen mit Hinterschnitten für mechanische Verbindungen eingebracht werden.

Bei metallischen Werkstoffen, v.a. Stählen, Aluminium oder Titan, kann eine statistische Oberflächenstruktur erzeugt werden. Diese weist Strukturgrößen im Mikrometerbereich auf und wird zusätzlich von Nanostrukturen überlagert. Damit vergrößert sich die Kontaktfläche um den Faktor 5 bis 10. In die gleichzeitig auftretenden mikroskopischen Hinterschnitte können Klebstoffe oder bei thermischen Fügeverfahren der flüssige Kunststoff fließen. So entstehen hochfeste Kunststoff-Metallverbindungen.

Aufrauen von Edelstahl

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