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Eine großflächige Strukturierung mit Leistungslasern kann nass-chemische Oberflächenvorbehandlung ersetzen und sorgt gleichzeitig für gute Haftung bei ebenen Verklebungen.

FML gilt in der Luftfahrtindustrie als Leichtbauwerkstoff mit großem Zukunftspotenzial. Es besteht aus mehreren jeweils nur einige Zehntelmillimeter starken Aluminium- und Faserverbundlagen. Gegenüber reinen Metallen bietet das neue Material neben der Gewichtseinsparung auch ein verbessertes Durchbrand- sowie Einschlagverhalten und aufgrund der verzögerten Rissausbreitung ein verbessertes Ermüdungsverhalten. Die Herstellung dieses Halbzeuges ist wegen der bisher noch sehr geringen Stückzahlen jedoch kaum automatisiert und damit kosten- und ressourcenaufwändig. Im Rahmen eines Luftfahrtforschungsprojektes arbeitete deshalb das Fraunhofer IWS mit weiteren Industrie- und Forschungspartnern an grundlegenden Technologien für die automatisierte FML-Fertigung. Schwerpunkt der Arbeiten in Dresden war dabei die Erarbeitung von Lösungsansätzen zur badfreien Oberflächenvorbehandlung der Metallfolien unter Nutzung der Lasertechnologie.

Die Vorbehandlung von Klebestellen mit Laserstrahlung ist ein eingeführtes Verfahren. Für den Materialabtrag kamen bisher immer gepulste Lasersysteme zum Einsatz, da nur sie die entsprechend hohen Intensitäten zum Verdampfen des Metalls erzielten. Allerdings werden bei der klassischen Reinigung und Klebestellenvorbehandlung mit diesen Lasersystemen lediglich einige Quadratzentimeter bearbeitet.

Im Projekt war jedoch die Strukturierung von mehreren Quadratmetern Oberfläche und damit ein deutlich effizienteres Lasersystem erforderlich. Deshalb kommen für die FML-Vorbehandlung ein leistungsstarker kontinuierlich emittierender Festkörperlaser und die Remotetechnologie zum Einsatz.

Durch eine sehr gute Bündelung der Laserstrahlung im Kilowatt-Bereich bei gleichzeitig schneller Spot-Bewegung über das Substrat kann ein reproduzierbarer Materialabtrag erzielt werden. Um eine gute Produktivität zu erhalten bewegt sich der Laserspot mit bis zu 300 m/s linienförmig über die Oberfläche. So können Flächenraten von aktuell bis 1m² pro Minute erzielt werden.