Neues Werkzeug für Verbindung von Metall und Kunststoff

Kein Nieten und Kleben mehr/ Hohe Zeitersparnis

Das „Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik“ (IWS) hat eine Fügezange entwickelt, mit der es möglich ist, innerhalb von wenigen Sekunden Metall und Kunststoff miteinander zu verbinden. Die Zange lässt sich auf einfache Weise in bestehende Produktionsabläufe integrieren, beispielsweise als Ersatz für eine Punktschweißzange an einem Roboterarm.

Die neu entwickelte Fügezange ist deshalb so hilfreich, weil das Verbinden von Kunststoff und Metall in Form von Nieten oder Kleben aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der beiden Materialien mit großem Zeitaufwand verbunden ist. Was ein mögliches Zusammennieten anbelangt: Es erfordert äußerst sorgfältiges und daher langsames Arbeiten, weil sonst der Kunststoff beschädigt werden könnte. Und was das Zusammenkleben angeht: Der Klebstoff muss aushärten, was den Arbeitsprozess aufhält.

Diese Probleme gehören durch den Einsatz der Fügezange der Vergangenheit an. Mit dem in der Zange integrierten „HeatPressCool-Integrativ-Verfahren“ kann man innerhalb weniger Sekunden Kunststoff und Metall miteinander verbinden. Und zwar, indem man die beiden Materialien miteinander verpresst und das Metall an der Fügestelle mit induktiver Wärme punktuell erhitzt. Dabei schmilzt der Kunststoff zum Teil und bildet beim anschließenden Erstarren mit dem Metall einen festen Verbund.

Um die Stabilität der Verbindung zu erhöhen, bietet es sich an, das Metall mit Lasern vorzubehandeln, sodass Verankerungs-Strukturen entstehen. Maschinenbau-Ingenieurin Annett Klotzbach vom IWS sagt: „Das Besondere ist, dass wir das Metall relativ tief abtragen, bis zu hundert Mikrometer, sodass der Kunststoff hineinfließen kann, dort abkühlt, schrumpft und so in dieser Struktur verbleibt. Dabei entsteht eine sehr stabile Verbindung.“

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