Energooszczędne spawanie laserowe

Energooszczędne spawanie laserowe

Laser Zentrum Hannover (LZH) wraz z siedmioma innymi partnerami ukończyła z powodzeniem projekt badawczy LaWocs. Przez trzy lata, uczestnicy badań pracowali intensywnie nad technologią laserowego spawania kompozytów termoplastycznych. W ten sposób, starali się spotkać z celami wyznaczonymi przez rosnące wymagania wobec ochrony środowiska. Badania wpłyną na oszczędność energii poprzez zmniejszenie zużycie paliwa, a tym samym emisji CO2.

Aby osiągnąć te cele, zostały opracowane nowe koncepcje budowy tworzyw wzmacnianych włóknem węglowym (CFRP) i szklanym (GFRP). Materiały te zapewniają nie tylko wysoki potencjał w zakresie redukcji masy konstrukcji, ale również mają doskonałe właściwości mechaniczne. Tak więc, CFRP i GFRP stają się coraz bardziej istotne dla branży motoryzacyjnej.

W ciągu ostatnich trzech lat, europejski projekt LaWocs po raz pierwszy rozpatrywał technologię spawania laserowego zbrojonych kompozytów. Celem tego projektu było opracowanie całego procesu oraz jego optymalizacji.

Dotychczas do łączenia zbrojonych włóknem tworzyw wykorzystywane były głównie kleje, co oznacza, że powierzchnia materiału musiała być dokładnie obrobiona i wysuszona przed ich złączeniem. Alternatywą dla klejów było mechaniczne połączenie za pomocą nitów lub śrub. Jednakże, wymaga to tworzenia otworów w materiale, a więc ingerencji w ciągłość ich struktury. Wymusza to tym samym pogorszenie właściwości mechanicznych materiału. Laserowe spawanie wzmacnianych termoplastów ma, więc siłą rzeczy wiele zalet w stosunku do tych metod, w tym dużą elastyczność, która umożliwia spawanie skomplikowanych geometrii.

Ponadto, obróbka laserowa jest bezkontaktowa – do obrabianego przedmiotu nie jest przykładana dodatkowa siła. Energia laserowa może być w dostarczona dokładnie tam, gdzie znaleźć ma się szew spawalniczy. Proces może być kontrolowany z użyciem pirometru przeznaczonego do pomiaru temperatury. Zatem, spawanie laserowe materiałów kompozytowych może znacząco uprościć cały proces wytwarzania. Jednocześnie, metoda ta ma wysoki potencjał automatyzacji zarówno mało-, jak i wielkoseryjnej.

Szeroko zakrojona europejska współpraca pozwoliła na uwzględnienie wszystkich aspektów poszczególnych etapów procesu przetwarzania elementów kompozytowych w jednym projekcie badawczym. W ramach wspólnych badań, zostały zaprojektowane nowe materiały, które nadają się do spawania laserowego, przy czym nadal zachowują dobre właściwości mechaniczne. Dodatkowo, przeprowadzono badania nad lepszym zrozumieniem procesu spawania dla różnych materiałów termoplastycznych w zależności od różnych parametrów spawania.

(rr)