Laserinduzierte Nanostrukturierung intrinsisch gefertigter Hybridstrukturen

In der vorliegenden Arbeit wurde sowohl für Stahl- als auch für Aluminiumoberflächen eine Lasernanostrukturierung entwickelt, die zu einer dauerhaft festen und alterungsbeständigen Verbindung zwischen der Metall- und der Kohlenstofffaserverbund- (CFK-) Komponente eines in einem modifizierten Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding Verfahren hergestellten Hybridbauteils führt.
Zunächst wurde eine umfangreiche Anpassung der Parameter durchgeführt, um laserinduziert eine geeignete, d. h. gleichmäßig und fein strukturierte sowie offenporige und von Hinterschnitten geprägte Oberflächenstruktur zu generieren. Je Werkstoff wurden drei Parametersätze ausgewählt, welche hinsichtlich ihrer resultierenden Morphologie und Topographie, ihrer Benetzbarkeit und Infiltrierbarkeit, ihrer Alterungs- und Korrosionsbeständigkeit sowie ihrer Umformbeständigkeit analysiert wurden. Anschließend wurde der Einfluss der laserinduzierten Nanostrukturierung auf die mechanischen Ei-genschaften sowie auf das Korrosions- und Alterungsverhalten der Hybridstrukturen untersucht. Dafür wurden die Hybridverbindungen statisch und zyklisch unter Schub- und Biegebelastung geprüft sowie der Einfluss der Harzinjektionsstrategie, des Lagenaufbaus, der Grenzschichtgestaltung, der Laserrichtung und einer Wärmebehandlung ermittelt. Zudem wurden elektrochemische Korrosionsmessungen sowie Immersionstests mit nachfolgender Überprüfung der Restscherfestigkeit durchgeführt.
Insgesamt zeigte sich, dass aus der entwickelten Lasernanostrukturierung der Metalloberfläche eine signifikante Steigerung der Verbindungsfestigkeit und der Alterungs-beständigkeit von Stahl- und Aluminium-CFK-Hybridstrukturen resultiert.