Duitsland ontwikkelt snel, nauwkeurig en slijtvast lasergeperforeerd CFRP-proces

Onlangs hebben wetenschappers van het Laser Center Hannover (LZH) in Duitsland de succesvolle ontwikkeling aangekondigd van een geautomatiseerd laserboorproces dat de verwerking van met koolstofvezel versterkte kunststoffen (CFRP) kan vergemakkelijken. Dit is volgens hen vooral waardevol voor toepassingen in lichtgewicht constructies en geluidsisolatie.
Composieten zoals koolstofvezelversterkte kunststof (CFRP) lenen zich uitstekend voor lichtgewicht constructies en worden onder meer gebruikt in auto- en vliegtuigconstructies. Om de verwerking van CFRP- en sandwichmaterialen te vereenvoudigen hebben LZH-wetenschappers samen met Invent en het KMS Technology Center een innovatief proces met een relevante systeemopstelling ontwikkeld.
Bij dit proces wordt de laserstraal door speciaal ontworpen diffractie-optiek in deelbundels gesplitst, zodat deze meerdere locaties op het materiaal raakt en tegelijkertijd meerdere gaten creëert.
Idealiter kan dit worden bereikt met maar liefst 25 deelbalken, waardoor de ponstijd wordt teruggebracht tot een kwart van de oorspronkelijke tijd en minder dan een tiende van een seconde per gat, iets dat met conventionele methoden niet kan worden bereikt, zelfs niet voor grotere gaten.
Met dit proces konden de wetenschappers gaten maken met een diameter van slechts 1,2 mm - 0,25 mm. Dit maakt ze kleiner dan de gaten die momenteel met conventionele mechanische methoden in sandwich- en CFRP-materialen worden gerealiseerd. Een hoge mate van flexibiliteit in gatdiameters en patronen kan ook worden bereikt zonder de noodzaak om van gereedschap te wisselen, met behulp van optomechanische apparaten vervaardigd door het KMS Technology Center.
Lasermicroboren is ook interessant in de lucht- en ruimtevaartsector. Zo worden akoestische bekledingselementen in motoren toegepast om de geluidsemissie van vliegtuigen te verminderen. Dergelijke onderdelen zijn doorgaans gemaakt van CFRP of CFRP sandwichmateriaal, dat vervolgens over een groot oppervlak is voorzien van vele kleine gaatjes.
Lasermicroboren is geschikt voor akoestisch boren omdat het contactloos is en daardoor spannings- en slijtagevrij is. Dit elimineert hoge kosten als gevolg van boorslijtage en kwaliteitsproblemen veroorzaakt door bot boren. Bij akoestische tests beoordeelde projectpartner Invent de akoestische prestaties van de lasergeboorde sandwichpanelen als "zeer goed".