Laserstrahlung mit unterschiedlicher Wellenlänge zur Klebvorbehandlung von CFK

Durch den zunehmenden Einsatz faserverstärkter Kunststoffe in Strukturbauteilen ergeben sich neue Herausforderungen und Fragestellungen an die Fügetechnik. Eine davon besteht darin, ein materialangepasstes Vorbehandlungsverfahren für das Kleben als geeignetes Fügeverfahren bereitzustellen. Ziel ist es, dass Oberflächenkontaminationen, wie z. B. Trennmittelrückstände, prozesssicher entfernt werden und somit die Festigkeit der Verbindung von der Kohäsion des Klebstoffes, nicht aber der Adhäsion zwischen Klebstoff und Fügeteil bestimmt wird. Gleichzeitig muss eine Schädigung des Bauteils ausgeschlossen werden können. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, anhand von Untersuchungen mit Laserstrahlung verschiedener Wellenlängen eine Aussage über deren spezifische Eignung zur Klebvorbehandlung kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe mit Epoxidharzmatrix zu erhalten. Dazu wurden insgesamt neun verschiedene Laserquellen mit Wellenlängen zwischen 308 nm und 10,6 µm und mittleren Leistungen zwischen 14 und 250 W eingesetzt. Mit jeder der eingesetzten Laserquellen wurden Verbindungsfestigkeiten erreicht, die denen geschliffener Referenzproben entsprechen. Bei geringer Absorption im Matrixharz oder zu hoher Energieeinbringung besteht die Gefahr, Schädigungen im Material zu verursachen, welche zum Versagen durch Delamination führen. Quellenübergreifend ist bei hoher Absorption und geringem thermischen Einfluss mit den besten Ergebnissen zu rechnen.