Beurteilung der Laservorbehandlung auf Oberflächen- und Festigkeitseigenschaften hybrider CFK/Al Verbindungen

Vor dem Fügen kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe mit Aluminiumlegierungen kamen mechanische, lösemittel- sowie UV- bzw. IR-laserbasierte Vorbehandlungsmethoden zum Einsatz, wobei der Fokus auf IR-Laserquellen lag, da diese branchenübergreifende Verbreitung finden. Die Proben wurden partiell unter Standard-bedingungen gealtert. Die so erzeugten Oberflächen wurden mittels optischer Methoden charakterisiert und Korrelationen zu den Festigkeitseigenschaften klebtechnisch gefügter hybrider CFK/Al „single-lap joints“ gezogen. Dabei konnten sowohl eine festigkeitssteigende Oberflächenstrukturierung und -aktivierung als auch eine Verringerung der Faser-Matrix-Bindung in den oberflächennahen Lagen des CFKs als gegensätzliche Effekte identifiziert werden. Dies führte bei mittels IR-Lasern vorbehandelten Proben zu einer Festigkeitssteigerung von ca. 120 % im Vergleich zum Referenzprozess. Unter Einsatz eines UV-Lasers konnte das CFK schädigungsarm aktiviert und strukturiert werden. Auf Seiten des Aluminiums führte die Behandlung mittels IR-Laser zu einer Oberflächensteigerung um bis zu 66 % und einer damit einhergehenden Erhöhung der Festigkeit bis zur Endfestigkeit des Klebstoffs.