Thema des Monats Oktober 2008


Mit einem neu entwickelten Laserstrahllöt-Verfahren gelingt es, die Fixierung von Hartmetallschneiden an einem Sägeblatt zu optimieren – zudem arbeitet das Verfahren schneller und kostengünstiger als das konventionelle Induktionslöten.
Bild: Laser Zentrum Hannover e.V.

In allen Industrieanwendungen haben die unterschiedlichen Fügeverfahren schon seit jeher eine zentrale Bedeutung, denn sie bringen zusammen, was zusammen gehört – definiert, funktional und sicher!

Neuentwicklungen - insbesondere auf den Gebieten der Kleb- und Löttechniken - leiten gegenwärtig aber einen wirklichen Innovationsschub ein, der es ermöglicht, vollkommen neue Gestaltungs- und Konstruktionskonzepte in zahlreichen Applikationsfeldern zu realisieren. Auch die Themenschwerpunkte der Messen wire und Tube profitieren an ihren Schnittstellen zu konstruktiven Anwendungen von diesen Neuheiten, die Fertigungs- und Montageprozesse wirtschaftlich und technisch optimieren und zu deutlich besseren Produkteigenschaften führen.

Clever: Kleben und Lösen auf Befehl

Für die Realisierung enormer Haftkräfte und intelligente Klebstoffeigenschaften steht eine kürzlich präsentierte Materialentwicklung des Essener Technologiekonzerns Evonik Industries AG. Der aus nanoskaligen Partikeln aufgebaute Klebstoffzusatz namens MagSilica® stattet Klebstoffe mit einem vollkommen neuen Eigenschaftsprofil aus. Durch die Einarbeitung des Additivs in eine Klebstoffmatrix lässt sich beispielsweise die Aushärtezeit drastisch verkürzen. Während diese Phase bisher 5 bis 30 Minuten dauerte, kann sie nun auf ein Zeitfenster von 30 bis 60 Sekunden herabgesetzt werden. Möglich wird dies durch die so genannte induktive Aushärtung, die mit der Unterstützung elektrischer Wechselfelder arbeitet und zu spannungsarmen Verklebungen der zu verbindenden Teile führt. Aktuelle Untersuchungen zeigen zudem, dass in einigen Anwendungen eine Steigerung der Haftleistung um bis zu 300 Prozent erreicht werden kann. Dieses Merkmal bietet den Nutzern mehrere Vorteile - zum einen können mechanisch extrem stabile Verbindungen eingestellt werden und zum anderen wird es möglich die Klebefläche signifikant zu verkleinern - Fortschritte, beispielsweise in der Miniaturisierung von Komponenten und Bauteilen, sind die Folge. Ein weiteres Feature von mit MagSilica® modifizierten Klebern ist, dass die damit erzeugten Verbindungen problemlos wieder lösbar sind. Dies funktioniert ähnlich wie die Einleitung des eigentlichen Klebeprozesses nur werden dazu andere Parameter gewählt. Insbesondere im Kontext der im Rohrbereich immer wichtiger werdenden Praxisfälle Reparatur und Recycling ist dieses Produktmerkmal ein entscheidender Vorteil gegenüber konventionellen Klebetechniken.

Ökonomisch & Effektiv: Laserstrahllöten

Hartmetallschneiden sind der zentrale Funktionsträger von Kreissägeblättern, die in nahezu jeder Branche millionenfach für zuverlässige Trennprozesse der unterschiedlichsten Halbzeuge - wie etwa von Rohren und Profilen - eingesetzt werden. Bisher wurden die Schneiden in aller Regel über Induktionslöten am Stammblatt befestigt. Der dabei auftretende hohe Wärmeeintrag in das Sägeblatt führte häufig zu nicht tolerablen Geometrieabweichungen des Werkzeugs – sprich Verzug. Ein zeitaufwändiges und kostenintensives Richten war daher meist die Folge. Wissenschaftler und Ingenieure am Laser Zentrum Hannover e.V. haben nun zu dieser Thematik ein Forschungsprojekt durchgeführt, um den bisherigen Fügeprozess durch ein lasergestütztes Lötverfahren zu substituieren. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass das Laserlöten einen örtlich sehr begrenzten Energieeintrag in die Fügezone realisiert und damit die Wärmebelastung des Trägermaterials der Schneiden deutlich reduziert. Ein nachträgliches Richten des Sägeblattes wird durch diese Prozessinnovation überflüssig. Zudem wirkt sich das Verfahren auch positiv auf die Gesamtfertigungskosten von Sägeblättern aus, da das Laserstrahllöten eine Zeitersparnis von bis zu 33 Prozent gegenüber dem Induktionslöten ermöglicht.

Bionik: Haften ohne Klebstoff

Geckos bewegen sich flink an der Decke, Fliegen laufen sicher an glatten Glasscheiben entlang und für Käfer und Spinnen bereitet das Erklimmen senkrechter Wände scheinbar keine Probleme. Es ist die Spielwiese der bionischen Forschung zu klären, wie die Natur diese Lebewesen mit solchen Fähigkeiten ausstattet, wie diese spannenden Haftmechanismen funktionieren und wie sich diese für technische Anwendungen nutzen lassen. Dr. Stanislav Gorb und sein Team vom Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart untersuchen diese Vorgänge nun schon seit mehreren Jahren. Kürzlich haben die Wissenschaftler den Haftmechanismus des Fußes einer bestimmten Käferart mit rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen aufgeklärt und mit einer speziellen Polymermischung in ein nichtbiologisches Materialsystem übertragen. Tests mit dem synthetischen Analogon demonstrierten überraschende Eigenschaften gerade auch mit Blick auf die industrielle Verwertbarkeit: Neben ausreichenden Haftkräften arbeitet das Material vollständig reversibel, übersteht zahlreiche Anwendungszyklen und verschmutzt die kontaktierten Oberflächen nicht. Interessant sind diese Erkenntnisse beispielsweise für die Entwicklung von Haft-, Greif- und Bewegungswerkzeugen für eine neue Generation von Kletterrobotern, die zukünftig selbsttätig Schächte, Versorgungsleitungen und die innere und äußere Beschaffenheit von Rohrsystemen inspizieren und überwachen sollen. Dies findet im Rahmen des laufenden BMBF-Projekts „InspiRat – Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen“ unter der Leitung des Biomechatronikers Prof. Dr. Hartmut Witte von der TU Ilmenau statt.

Dr.-Ing. Christoph Konetschny
Materialberater und Nanoexperte
www.materialsgate.de


Sie wollen mehr aktuelle Informationen?

Melden Sie sich hier für unsere kostenlosen Newsletter an:

>> wire Newsletter

>> Tube Newsletter


Weitere Themen:

Thema des Monats Oktober 2008 - Glasfasern: Intelligente Lösungen für die Rohre der Zukunft
Thema des Monats Oktober 2008 - Tribologie: Verschleißvorgängen erfolgreich den Kampf ansagen