Sammenføjning af metaller uden svejsning

Svejsning er stadig standardteknikken til sammenføjning af metaller. Imidlertid, denne besværlige proces udført ved høje temperaturer er ikke egnet til alle applikationer. Nu, et forskerhold fra arbejdsgruppen "Functional Nanomaterials" ved Kiel University, sammen med virksomheden Phi-Stone AG fra Kiel, har udviklet et alsidigt alternativ til konventionelle svejse- og limprocesser. Baseret på en speciel ætseproces, det gør det muligt at forbinde aluminium og aluminiumslegeringer med hinanden såvel som med polymerer, danner en holdbar og stærk samling. De vil præsentere prototypen af ​​en mobil samlingsenhed på Hannover Messe (23.-27. april). De planlægger at påbegynde masseproduktion i fremtiden, efter feedback fra kunder.

Ved svejsning, komponenter samles ved lokalt at smelte dem ved tilslutningspunktet. Imidlertid, de høje temperaturer, der kræves til dette, påvirker materialet i den såkaldte varmepåvirkede zone, forårsager såvel strukturelle som optiske ændringer. Det kræver også særlige sikkerhedsforanstaltninger og passende kvalificeret personale. I modsætning, processen udviklet af Kiel Universitets forskningsgruppe ledet af professor Rainer Adelung skåner ikke kun materialerne, der skal sammenføjes, men det er også nemmere og mere fleksibelt at bruge, selv på svært tilgængelige steder såsom hjørner eller på hovedet i loftet. På få minutter, metaller kan være permanent forbundet med hinanden, men også med polymerer.

Teamet forestiller sig anvendelsesområder såsom skib, produktion af fly eller køretøjer. Processen er særdeles velegnet til efterfølgende at fastgøre komponenter i eksisterende konstruktioner, for eksempel, i det indre af skibe eller biler, forklarede Adelung om mulige anvendelser. "De høje temperaturer ved svejsning vil ødelægge overflader, der allerede er blevet behandlet og malet, for eksempel. Vores proces, på den anden side, fungerer ved stuetemperatur uden særlige beskyttelsesforanstaltninger, " sagde Adelung.

For at kunne forbinde metaller, Kiel-forskerholdet bruger sin "nanoskala skulptur"-proces til at ru overfladen med en præcis elektrokemisk ætsningsprocedure, så en bøde, rektangulær krogstruktur skabes på mikrometerniveau. Når to af disse behandlede overflader låses sammen med et klæbemiddel, der skabes et stærkt led, som er meget svært at bryde.

"Hvis noget går i stykker, så måske selve klæbemidlet eller selve materialet, men ikke forbindelsespunktet", sagde Ingo Paulowicz, bestyrelsesmedlem i Phi-Stone AG. "Skulpteringsprocessen i nanoskala åbner således helt nye muligheder inden for samlingsteknologi, men også helt nye kombinationer af materialer, såsom aluminium med kobber eller med silikone. Dette kunne være interessant for medicinsk teknologi, for eksempel, " tilføjede Adelung.

For at bruge denne sammenføjningsproces i industrien, Kiel University-teamet og Phi-Stone AG har nu udviklet en mobil og letanvendelig prototype kaldet "Metalangelo". Ved hjælp af tilpassede ætsningsceller produceret via 3-D-print, metaloverflader kan behandles præcist ved stuetemperatur. Sammen med deres første kunder, de ønsker at inkludere kundekrav og udvikle prototypen til markedsparathed. Der er allerede registreret to patenter i denne henseende. Navnet på prototypen refererer til renæssancens billedhugger Michelangelo, og understreger det grundlæggende princip i den nye proces:den rettede modifikation af overflader - i tilfældet med Kiel-forskerholdet, imidlertid, metal i stedet for marmor.