30/01/2019
Door Ad Spijkers
Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden hebben een samenvoegtang ontwikkeld, die binnen enkele seconden een verbinding tussen en een metaal en een thermoplast tot stand brengt.
Kunststof en metaal verbinden is door de verschillende fysische eigenschappen van de beide materiaalsoorten een uitdaging. Alle gangbare verbindingsmogelijkheden zoals lijmen of nieten hebben hun nadelen. Lijm heeft tijd nodig om uit te harden, zodat verdere verwerking vertraging oploopt. Bij nieten kunnen kunststoffen licht worden beschadigd. Bovendien is zowel bij het lijmen als het nieten extra materiaal nodig, wat de productiekosten verhoogt.
Met de in de samenvoegtang geïntegreerde HeatPressCool-Integrative methode van Fraunhofer IWS kan binnen enkele seconden een puntverbinding tussen metaal en kunststof worden gemaakt. Daarbij worden de beide materialen tegen elkaar gedrukt en wordt het metaal op de samen te voegen plaats met inductieve warmte verhit. Daarbij smelt de thermoplast gedeeltelijk. Direct na het stollen vormt zich een vaste verbinding met het meaal.
Stabiele verbinding
Om de verbinding uit metaal en kunststof stabieler te maken, behandelen de onderzoekers het metaal met lasers voor, zodat verankeringsstructuur ontstaan. Het bijzondere is dat ze het metaal relatief diep binnendringen, tot 100 µm, zodat de kunststof in de metaalstructuur kan doordringen, daar afvoelen en krimpen en dus blijvend in deze structuur vastzit. Volgens de onderzoekers ontstaat daarbij een zeer stabiele verbinding.
Om de samenvoegtang in bestaande productielijnen te integreren, is de tang modulairopgebouwd. Zo kan hij bijvoorbeeld in plaats van een puntlastang op een robotarm worden gemonteerd. De samenvoegtang kan overal worden gebruikt waar een puntverbinding tussen metaal en thermoplast wordt gevraagd, bijvoorbeeld bij de carrosseriebouw in de automobielindustrie maar ook bij roestvast stalen roosters in koelkasten of afwasmachines.
(foto: Fraunhofer IWS)