Metalen verbinden zonder te lassen

Lassen is nog altijd de standaardtechniek voor het verbinden van metalen. Omdat in sommige toepassingen conventionele lasmethoden door de temperatuurinbreng niet ideaal zijn, heeft de Christian-Albrechts-Universiteit Kiel (CAU) samen met Phi-Stone een flexibel alternatief ontwikkeld. Dit alternatief is op de Hannover Messe gepresenteerd.

Het nieuwe proces is gebaseerd op een etsproces waarmee aluminium en aluminiumlegeringen permanent met elkaar, alsook met kunststoffen verbonden kunnen worden. In tegenstelling tot lasprocessen waarbij materialen lokaal worden versmolten en hoge temperaturen vervormingen kunnen veroorzaken, beschermt de nieuwe procedure van CAU de materialen en onderdelen. Tevens is het eenvoudiger en flexibeler in gebruik, zelfs bij moeilijk bereikbare plaatsen. In slechts een paar minuten kunnen metalen stevig aan elkaar worden gehecht. CAU ziet toepassingsgebieden in de constructie van schepen, vliegtuigen en voertuigen. Bijzonder geschikt is de methode om componenten later in bestaande constructies te bevestigen, bijvoorbeeld in het interieur van schepen of auto’s. Omdat het proces op kamertemperatuur werkt, worden reeds behandelde en geverfde oppervlakken niet beschadigd.

Proces

Om metalen te kunnen verbinden, wordt het oppervlak met een elektrochemisch etsproces (Nanoscale Sculpturing) opgeruwd, zodat een fijne blokvormige weerhaakstructuur op micrometerniveau ontstaat. Als twee oppervlakken op deze manier behandeld zijn, kunnen ze middels een lijm met elkaar worden verbonden en ontstaat er een verbinding die moeilijk los te maken is.

Uit testen blijkt dat de weerhaakstructuur zo sterk is dat als er onder een zware last iets breekt, dit altijd de lijm of het onderdeel is en niet het verbindingspunt. Het Nanoscale Sculpturing-proces biedt volgens CAU volledig nieuwe mogelijkheden voor verbindingstechnologie. Het wordt mogelijk om nieuwe combinaties van materialen zoals aluminium met koper of siliconen met elkaar te verbinden. Dit zou bijvoorbeeld ook interessant kunnen zijn voor medische technologie.

Metalangelo

Om het verbindingsproces industrieel te kunnen toepassen, ontwikkelde het team van CAU en Phi-Stone AG het mobiele en eenvoudig te gebruiken prototype ‘Metalangelo’. Met etscellen die individueel kunnen worden geproduceerd door 3D-printen, kunnen metalen oppervlakken nauwkeurig op kamertemperatuur worden bewerkt. Samen met de eerste klanten willen ze Metalangelo verder ontwikkelen. Twee patenten zijn al geregistreerd.