Weiterentwicklung des Wärmekontaktfügens für Kunststoff-Metall-Verbunde

Die Bedeutung von Fügetechnologien für Multimaterialverbunde, insbesondere für die Verbindung von Kunststoffen mit Metallen, nimmt stetig zu. Um die Vorteile mechanischer Fügeverfahren und des Klebens zu vereinen und flächige, form- und stoffschlüssige Verbindungen in kurzen Zykluszeiten herzustellen ist im Rahmen des Exzellenzclusters 'Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer' das thermische Direktfügen von thermoplastischen Kunststoffen entwickelt worden. Bei diesem Verfahren wird der metallische Fügepartner aufgeheizt und mit einem Thermoplasten in Kontakt gebracht. Die Adhäsion der entstehenden Schmelze zum Metall wird zur Verbindung genutzt.

In dieser Arbeit wird das thermische Direktfügen mit einem Heizstempel untersucht und weiterentwickelt. Der Aufbau einer voll automatisierten Fügeanlage wird beschrieben und mithilfe einschnittiger Überlappungsverbindungen werden die wichtigsten Fügeparameter optimiert. Die entstehenden Festigkeiten erreichen, abhängig von der Materialkombination, annähernd die Festigkeiten struktureller Verklebungen. Um konstruktionsrelevante Größen zu geben, werden anschließend Dauertests durchgeführt und Auslegungsrichtlinien in Anlehnung an das Kleben definiert. Ein wirtschaftlicher Vergleich zu etablierten Fügeverfahren zeigt, dass das Verfahren konkurrenzfähig ist.