Die Volkswagen AG arbeitet gemeinsam mit dem Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) und weiteren Partnern an einem neuartigen Laserprozess für das automatisierte Zuschneiden von CFK-Bauteilen, um diesen Leichtbauwerkstoff in die automobile Großserienfertigung zu bringen.

Für die Automobilfertigung der Zukunft werden Leichtbauwerkstoffe benötigt, die sowohl eine hohe Festigkeit als auch Steifigkeit mitbringen. Denn bei der Sicherheit dürfen unter dem Aspekt der Gewichtsreduktion keine Abstriche gemacht werden.

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) bringen die geforderten Eigenschaften mit. Gleichzeitig stellt der Werkstoff CFK die Fertigungstechnik aber vor große Herausforderungen, sodass aktuell im Automobilbau CFK-Komponenten vorwiegend im Sportwagenbereich und in automobilen Kleinserien Verwendung finden.

Um Autos auf der Basis von CFK zukünftig auch in großen Stückzahlen zu produzieren, besteht besonderer Bedarf an automatisierbaren Fertigungstechnologien, vor allem für das Zuschneiden dieses Leichtbauwerkstoffs. Existierende Verfahren wie das Fräsen oder das Wasserstrahlschneiden zeigen prozessbedingte Nachteile, die sich technologisch nicht lösen lassen.

Im aktuellen Verbundprojekt ›HolQueSt 3D‹ entwickeln sieben Partner aus Industrie und Wissenschaft unter der Leitung der Volkswagen AG gemeinsam einen Prozess zur 3D-Hochleistungs-Laserbearbeitung von CFK-Leichtbau-Strukturen. Ein lückenhaftes Prozessverständnis sowie der Mangel an ausgereiften Bearbeitungs-verfahren stellen momentan wesentliche Hürden für die Verbreitung von Laserbearbeitungsprozessen für CFK dar.

Auf der Basis eines neuen, fasergeführten Hochleistungslasers mit Pulsdauern im Nanosekundenbereich (Trumpf Laser GmbH + Co. KG) entwickelt das LZH eine speziell auf die CFK-Bearbeitung abgestimmte Prozessstrategie sowie eine optimierte Prozessüberwachung.
Die Freisetzung von zum Teil gesundheitsgefährdenden Partikeln und Dämpfen stellt für den Lasereinsatz im Bereich des Leichtbaus ein weiteres Produktionshemmnis dar. Hier will das LZH gemeinsam mit der Jenoptik Katasorb GmbH Abhilfe schaffen, indem über die Charakterisierung der Prozessemissionen eine geeignete Methode zur gezielten Nachbehandlung und Filterung entwickelt wird.

Auf Grundlage dieser neuen Konzepte soll zukünftig eine großserienfähige CFK-Bearbeitung, angepasst an die Bedarfe der Automobilfertigung, zur Verfügung gestellt werden.

HolQueSt 3D wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb der Förderinitiative ›Photonische Verfahren und Werkzeuge für den ressourceneffizienten Leichtbau‹ bei einem Gesamtprojekt-volumen von 7 Mio. Euro mit circa 4 Mio. Euro gefördert. Beteiligte Partner sind die Volkswagen AG, Jenoptik Katasorb GmbH, Trumpf Laser GmbH+Co. KG, Invent GmbH, KMS Automation GmbH, TU Clausthal sowie das Laser Zentrum Hannover e.V.