Laserstrukturierung von zinkphosphatierten Stahlblechen zur Verbesserung der Hafteigenschaften von Klebeverbindungen in Hybridbauteilen
Creators: name: Voswinkel, Dietrich
Publisher: name: Universität Paderborn
Year: 2024

description: Der Einsatz von Leichtbauwerkstoffen zur Reduzierung des Gesamtgewichts vonFahrzeugen ist eine bewährte Strategie, um die Energieeffizienz zu verbessern undgleichzeitig den Ausstoß von klimaschädlichen CO2-Emissionen zu reduzieren. Zu denLeichtbauwerkstoffen zählen die Hybridwerkstoffe, welche eine Kombination ausMetallen und faserverstärkten Kunststoffen darstellen. Diese werden in den meistenAnwendungsfällen über klebtechnische Fügeverfahren miteinander verbunden. DieQualität der Klebverbindung ist im erheblichen Maße abhängig von derOberflächenvorbehandlung der Fügepartner. Erst durch eine zuverlässige Verbindungzwischen den Fügepartnern können Hybridwerkstoffe ihr volles Potential entfalten. Einbesonders nachhaltiges Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung ist dieLaserstrukturierung, welche insbesondere bei Metallen zu einer signifikantenVerbesserung der Hafteigenschaften führt. Die Korrosionsbeständigkeit vonzinkphosphatierten Stählen könnte beeinträchtigt werden, da mit derLaserstrukturierung Material von der Oberfläche abgetragen wird. Des Weiteren ist dieLaserstrukturierung im Vergleich zu beispielsweise elektrochemischen Verfahrenaufgrund der relativ hohen Prozesszeit im Nachteil. Um die Laserstrukturierung in derfertigenden Industrie zu etablieren, wurden im Rahmen dieser Arbeit die genanntenProblematiken adressiert. Basierend auf den experimentellen Studien ergab sich, dassdie Performance der geklebten Hybridverbunde nach einer Korrosionsbelastungsignifikant von der bei der Laserstrukturierung eingesetzten Fluenz beeinflusst wird.Des Weiteren konnte mit einer belastungsangepassten, partiellen Laserstrukturierungdie Bearbeitungszeit um 33 % reduziert werden.
description: The use of lightweight materials to reduce the overall weight of vehicles is a provenstrategy for improving energy efficiency and simultaneously reducing climatedamagingCO2 emissions. Lightweight materials include hybrid materials, which are acombination of metals and fibre-reinforced plastics. In most applications, these arejoined together using adhesive bonding techniques. The quality of the bonded jointdepends to a large extent on the surface pre-treatment of the joining partners. Hybridmaterials can only realise their full potential if there is a reliable bond between thejoining partners. Laser structuring is a particularly sustainable method of surface pretreatment,which leads to a significant improvement in the adhesive properties ofmetals in particular. The corrosion resistance of zinc-phosphatised steels could beimpaired, as laser structuring removes material from the surface. Furthermore, laserstructuring is at a disadvantage compared to electrochemical processes, for example,due to the relatively long process time. In order to establish laser structuring in themanufacturing industry, the aforementioned problems were addressed as part of thisthesis. Based on the experimental studies, it was found that the performance of thebonded hybrid composites after corrosion exposure is significantly influenced by thefluence used in laser structuring. Furthermore, the processing time could be reducedby 33 % with a load-adapted, partial laser structuring.