长期以来，现代轻质结构一直有助于节省燃料和材料，并减轻汽车工程和飞机工业的环境负担。弗劳恩霍夫材料与梁技术研究所IWS的研究人员现在已经找到了一种将这种经过验证的设计原则转移到其他行业的方法。
为此，他们使用激光将花丝空心室结构与盖板焊接，以形成轻质夹芯板。使用弗劳恩霍夫IWS的卷对卷工艺可以特别高效地生产这些金属结构。创新技术确保了轻质面板的更高生产速度和更广泛的应用范围。这开辟了轻质结构的视角，例如用于建造船舶上层建筑、铁路和工厂大厅。
基于激光的新型“夹层包层”为工业提供了巨大的技术、经济和生态潜力：“有了这项技术，轻质板材和型材的生产速度比挤出等传统方法更快、更具成本效益，”弗劳恩霍夫IWS研究员Andrea Berger强调说。此外，新工艺不需要粘合剂或其他添加剂。这有助于回收用它生产的轻质结构。
许多轻质制造商经常使用夹芯板，而不是厘米厚的重型钢板。尽管与实心钢相比，它们的重量明显更轻，但它们的弹性足以用于车辆、飞机或机库中的隔墙和天花板。这种夹芯板和型材由蜂窝、梯形、腹板或球形空心室结构组成。典型的起始材料是薄钢、铝、塑料或其他材料。制造商在这些内部结构的两侧焊接或粘合薄板。
经典挤出达到极限
新激光轧制工艺的起点是一家大型货车制造公司与Fraunhofer IWS接洽的挑战：该集团已经在车辆技术中使用轻质铝型材。然而，所使用的挤压工艺不允许任意薄的内棒。大约1.5毫米被认为是技术确定的下限。另一方面，过去和现在都希望节省尽可能多的材料和重量或使用花丝内部结构。
Fraunhofer IWS的研究人员用激光焊接机解决了这一挑战。通过该系统，它们在两个辊子之间引导具有非常轻的内部结构的柔性核心层，盖板在顶部和底部滚落。扫描仪控制的激光器从两侧对角线瞄准核心层和盖板之间的薄间隙。在那里，它们以精确的精度加热金属表面。根据所选的板材，本地产生的温度在 660 到 1400 度以上。然后，滚轮将核心层和天花板的轻微熔化的表面压在一起，使其永久粘合。
激光工艺可降低能耗并促进回收利用
这种特别轻的板材可以在轧制过程中一次性生产。与高温挤压等经典方法相比，激光焊接节省了大量能源，因为高能光只需要以晶圆薄的方式局部熔化金属表面。它也适用于低成本的批量生产。即使是实验室原型也达到了很高的生产速度。Andrea Berger估计，这种系统每分钟可以生产超过十延米的轻质金属板。此外，此类机器可以快速转换为新的型材或板材结构。另一方面，当客户订购新的板材型号时，挤压件需要针对每种应用使用不同的工具。
激光夹层电镀也可用于创建厚度仅为零点几毫米的稳定结构。例如，这缓解了上述货车制造中的困境。由于激光辊涂覆可实现由纯耐热钢制成的廉价轻质解决方案，因此这种板也可以安装在许多传统轻质结构以前因防火原因而禁忌的地方 - 例如在造船业的某些点。这种轻质结构的更广泛使用反过来又减少了供应商行业的材料消耗，可以减轻车辆、飞机和船舶的重量，从而节省化石燃料或电力。另一个生态效益出现在组件生命周期结束时：激光连接的夹芯板既不含粘合剂，也不含焊料或其他异物，这些物质后来必须在回收厂中再次费力地分离。
可预见的造船、大厅和车辆制造应用
Fraunhofer IWS热处理和电镀部门负责人Marko Seifert认为，造船厂和汽车制造商的供应商可能是新工艺的早期采用者。第一个应用场景可以是，例如，轻型楼梯或船舶隔墙，其中，由于面板的中空内部结构，可以隐形地铺设电力电缆。这项新技术还可以迅速在卡车拖车和大厅建设中站稳脚跟。在接下来的步骤中，弗劳恩霍夫大学的研究人员正在寻找合作伙伴将这一想法付诸实践。
