欧盟项目“ComMUnion”开发混合金属和聚合物基复合材料的工业工艺

近年来，为了满足减轻重量以及能源和资源的需求，对用于移动和运输应用的更轻部件的需求急剧增加。

由钢制成并使用纤维增强塑料进行局部功能化的混合部件结合了高机械性能和低重量。对有助于经济高效地大规模生产此类结构的制造工艺的需求正在迅速增加。在欧盟研究项目“ComMUnion”中，位于德国亚琛的两个弗劳恩霍夫研究所——弗劳恩霍夫生产技术研究所 (IPT) 和弗劳恩霍夫激光技术研究所 (ILT)——正在与来自工业、研究和学术界的 14 个合作伙伴合作，通过将金属和聚合物基复合材料相结合，为汽车和航空航天应用开发混合轻量化设计的工业流程和解决方案。

新的混合制造工艺基于激光纹理和激光辅助胶带放置的组合。组件首先使用激光进行预处理，以提供专门开发的、精确定义的、粗糙的表面结构。纹理表面允许连续纤维增强的热塑性轻质材料（稍后将用于加强）直接粘合到钢部件上。然后是机械粘合，无需额外的预处理措施或额外的粘合促进剂，例如粘合剂或粘合剂。

加强元件由纤维增强的热塑性塑料制成，特别适用于预期的负载，并使用胶带放置工艺连接到组件上。激光在与钢的连接区域局部加热热塑性带。基体材料熔化并流入激光纹理腔。熔料凝固后，嵌入单向纤维的胶带粘附在钢件粗糙的表面上。

组合工艺，适合批量生产

当需要局部改进部件的机械性能而不显着增加部件的重量时，将这两种激光工艺结合起来的优势就显现出来了。该工艺特别适用于大规模生产，因为在胶带放置后不需要进一步的后处理步骤，例如固化操作来巩固材料。此外，在连接两种材料时，精确的局部加热可减少变形和残余应力。 Fraunhofer ILT 开发的激光纹理工艺也可以以可重复的方式应用于金属表面，精确地在需要纹理的位置。此外，激光器不受任何工具磨损的影响。

第一个混合动力汽车车身部件已经作为演示组件完成

研究合作伙伴现在已经完成了第一个由高强度钢和单向纤维增强热塑性胶带制成的演示组件，以便以概念验证的形式验证该过程的适用性：两位弗劳恩霍夫研究人员 Kira van der来自 Fraunhofer ILT 的 Straeten 和来自 Fraunhofer IPT 的 Tido Peters 制造了一种混合轻质门槛板，这是一种汽车行业的车身部件，作为 ComMUnion 项目的一部分，用于测试和证明工艺组合的功能。

项目合作伙伴于 2019 年 3 月 12 日至 14 日在巴黎举行的轻质建筑交易会 JEC World 上，在 AZL 组织的“复合材料行动区”上向专业观众展示了该组件。

“ComMUnion”项目由欧盟地平线2020研究与创新计划资助，资助协议编号680567。