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Erbslöh Aktiengesellschaft 1 1. Fachkolloquium Integration eines Laservorbehandlungssystems in eine moderne klebtechnische Serienfertigung Ergebnisse Dipl.-Ing.

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1 Erbslöh Aktiengesellschaft 1 1. Fachkolloquium Integration eines Laservorbehandlungssystems in eine moderne klebtechnische Serienfertigung Ergebnisse Dipl.-Ing Ralf Hose am TC Kleben, Carlstr. 50, Übach-Palenberg

2 Erbslöh Aktiengesellschaft 2 Ausgewählte Materialien SMC ABS Stahl feuerverzinkt AlMgSi AlMgSi AlMgSi pulverbeschichtet AlMgSi eloxiert

3 Erbslöh Aktiengesellschaft 3 Vorbehandlungen Entfettung mit Isopropanol Entfettet + Atmosphärenplasma Entfettet + SACO ArF Excimerlaservorbehandlung ND-YAG Laservorbehandlung

4 Erbslöh Aktiengesellschaft 4 Probenmatrix Ungealtert 2W Kataplasma 10W VDA

5 Erbslöh Aktiengesellschaft 5 Klebstoffe 3M DP 490 Vantico (Huntsman) Agomet F330 Henkel Teroson Teromix 6700 Dow Automotive Betamate 1496 Forbo Helmitin Helmipur 800T

6 Erbslöh Aktiengesellschaft 6 Oberflächenanalysen UV-VIS-Spektroskopie – optische Eigenschaften der Oberfläche WIM – Änderung der Topographie bzw. Rauhigkeit der Oberfläche XPS – chemische Zusammensetzung der Oberfläche bis zu 4 nm REM/EDX – Topographie/chemische Elemente in der Oberfläche bis zu 2,5 µm je nach Erreger- spannung Kontaktwinkelmessung – Bestimmung der Oberflächenenergie

7 Erbslöh Aktiengesellschaft 7 Kontaktwinkelmessung K A Fg KF KG F K F A FG KG KF = Klebstoff = Fügeteil = Atmosphäre = Kontaktwinkel = Oberflächenspannung Substrat = Oberflächenspannung Klebstoff = Grenzflächenspannung zwischen Klebstoff und Fügeteil KG KFFG α cos

8 Erbslöh Aktiengesellschaft 8 Reflektionsspektrum AlMgSi0.5 eloxal ArF 193 nm, 40Hz 200 Pulses AlMgSi ArF 193 nm, 40Hz 200 Pulses

9 Erbslöh Aktiengesellschaft 9 Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit Weißlichtinterferenz :ArF-193 nm Pulverlack: Anstieg der Rauhigkeit schon bei geringen Energie- dichten (< 100 mJ/cm²)

10 Erbslöh Aktiengesellschaft 10 Oberflächenmodifizierung Bis 300 mJ: Zunahme des Al 2p Peaks durch Reduktion der Oberflächenkontamination. Ab 300 mJ/cm²: Abnahme der Signalintensität durch Änderung der Oberflächenmorphologie. Aufspalten der Peaks zeigt eine chemische Verschiebung von AL 2 O 3 zu ALO X. :AlMgSi0.5 eloxiert :XPS :ArF-193nm

11 Erbslöh Aktiengesellschaft 11 Oberflächenmorphologie AlMgSi pulverbeschichtet REM unbearb. 30 mJ/cm² 40 mJ/cm² 45 mJ/cm² 50 mJ/cm² 35 mJ/cm² ArF-193nm Excimer-Laser

12 Erbslöh Aktiengesellschaft 12 Oberflächenmorphologie AlMgSi eloxiert 120 mJ/cm² 185 mJ/cm² 270 mJ/cm² 670 mJ/cm² 720 mJ/cm² 200Pulse 50 Hz Variation der Energiedichte Ab Energiedichten von 120 mJ /cm² (100 oder 200 Pulse) findet ein Aufschmelzen der Eloxalschicht statt. Die Schicht wird weiss und es bilden sich Schmelztropfen auf der Oberfläche. Mit steigender Energiedichte wächst die Größe der Schmelztropfen. ArF-193nm Excimer-Laser REM-Aufzeichnung

13 Erbslöh Aktiengesellschaft 13 Oberflächenmorphologie AlMgSi eloxiert REM/EDX Al rotO grün EDX-Darstellung von Aluminium und Sauerstoff. Entfernung der Eloxalschicht bis auf Schmelztropfen und unbehandelte Bereiche (grün) AlMgSi0.5 eloxiert Nd-YAG behandelt

14 Erbslöh Aktiengesellschaft 14 Prüfungen der Klebverbindungen Zugscherprüfung (ZGS) nach DIN EN Wochen Kataplasma + ZGS 10 Wochen VDA-Wechseltest ZGS

15 Erbslöh Aktiengesellschaft 15 Zugscherprüfung in Anlehnung an DIN EN 1465 Temperatur = RT Prüfgeschwindigkeit = 5 mm/min ,5 25

16 Erbslöh Aktiengesellschaft 16 Kataplasmatest Lagerung der Proben bei: 100% rel. Luftfeuchtigkeit 8h bei –21°C 16h bei 70°C Geschlossene Atmosphäre

17 Erbslöh Aktiengesellschaft 17 VDA Wechseltest (VDA ) Lagerung der Proben bei: 24h Salzsprühtest 6h Schwitzwassertest 3h Raumtemperatur 6h bei 100°C 2h bei Raumtemperatur 5h bei –30°C 66h bei RT 3x

18 Erbslöh Aktiengesellschaft 18 Laservorbehandlung von SMC , ,5 25 s. Diagramm Material 2 s. Diagramm Klebstoff s. Diagramm Aushärtung RT 24h Material 1 Temperatur RT Prüfgeschwindigkeit 5mm/min

19 Erbslöh Aktiengesellschaft 19 Laservorbehandlung von ABS , ,5 25 s. Diagramm Material 2 s. Diagramm Klebstoff s. Diagramm Aushärtung RT 24h Material 1 Temperatur RT Prüfgeschwindigkeit 5mm/min

20 Erbslöh Aktiengesellschaft 20 Laservorbehandlung von feuerverzinktem Stahl , ,5 25 s. Diagramm Material 2 s. Diagramm Klebstoff s. Diagramm Aushärtung RT 24h Material 1 Temperatur RT Prüfgeschwindigkeit 5mm/min

21 Erbslöh Aktiengesellschaft 21 Vorbehandlungen bei Aluminium verklebt mit Helmipur 800T Isopropanol Atmosphärenplasma ND-YAG-Laser SACO

22 Erbslöh Aktiengesellschaft 22 Parameterauswahl Laserparameter 1 (schmilzt Oberfläche auf) Parameter kombiniert die Parameter 1+2 Laserparameter 2 (Reinigungsparameter) Laser in Atmosphäre Laser im Flammsilikatstrom Laser im Heliumstrom

23 Erbslöh Aktiengesellschaft 23 Kontaktwinkelmessungen Material 6016 (A) Ungealtert K: sofort, M nach 60min, L nach 24h Normale Atmosphäre

24 Erbslöh Aktiengesellschaft 24 Aluminium 6040 – Teromix 6700 Ohne Alterung10W VDA-Wechseltest

25 Erbslöh Aktiengesellschaft 25 Verklebung Al 6016 mit Betamate 1496

26 Erbslöh Aktiengesellschaft 26 Verklebung Al 6016 mit Teromix 6700

27 Erbslöh Aktiengesellschaft 27 Verklebung Al 6040 mit Betamate 1496

28 Erbslöh Aktiengesellschaft 28 Verklebung Al 6040 mit Teromix 6700

29 Erbslöh Aktiengesellschaft 29 Verklebung Al 6043 eloxiert mit Betamate 1496

30 Erbslöh Aktiengesellschaft 30 Verklebung Al 6043 eloxiert mit Teromix 6700

31 Erbslöh Aktiengesellschaft 31 Textgröße 18 Punkt fett


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