자동차 및 우주 항공 산업은 비용을 절감하기 위해 경량 소재를 설계해야하는 경우가 많으며 경량 소재는 종종 다양한 유형의 재료가 결합되어야하므로 제조 비용이 크게 증가합니다 최근의 연구 결과에 따르면 레이저 기술을 사용하면 금속 및 플라스틱 소재의 혼합이 증가합니다. 본드 강도, 엔지니어는 적외선 레이저로 알루미늄 판을 전처리하여 플라스틱을 알루미늄에 접착했습니다. 레이저 응용 프로그램 저널 (Journal of Laser Applications)에서 작업 한 내용을 자세히 설명했습니다. 위의 그림은 (a) CW 레이저 구조의 가장자리에있는 알루미늄 칩과 (b) 인장 전단 시험 후 성형 된 두 개의 스캔 이미지입니다. 폴리머 표면의 그루브에 남아있는 알루미늄.
자동차 및 항공 우주 산업의 개발자가보다 효율적인 차량을 지속적으로 추진함에 따라 사람들은 현재 견고하고 가벼운 기계를 설계하고 있습니다. 경량의 재료를 설계하려면 금속 및 폴리머와 같은 여러 유형의 재료를 결합해야하며 이러한 추가 단계는 제조 비용을 증가시킵니다. 최근의 연구 결과에 따르면 레이저 기술을 사용하면 금속 및 플라스틱 하이브리드 재료의 접합 강도가 높아집니다.
독일의 연구팀 엔지니어는 최근 적외선 레이저로 알루미늄 판을 전처리하여 플라스틱을 알루미늄에 결합시키는 기술을 발명했습니다. 연구진은 연속 레이저 빔으로 알루미늄 표면을 거칠게 만들면 열가소성 폴리 아미드와 기계적으로 맞물려 상당한 접착력을 갖음을 발견했다. .
저자 중 한 명인 Jana Gebauer는 다음과 같이 말했습니다. "다른 접합 방법에서는 일반적으로 금속 부품을 사용하여 작업하려는 플라스틱 부품이 필요합니다. 사출 성형 프로세스에서 기계 부품의 금속 부품 상단에 직접 플라스틱 부품을 만듭니다. 특정 열 조건으로 인해 이것은 핫 프레스 또는 기타 접합 기술에 비해 매우 어렵습니다. '
이러한 문제를 해결하기 위해 Gebauer와 그녀의 동료들은 알루미늄 판 표면에 연속 레이저와 1 펄스를 20 피코 초 동안 사용했습니다. 성형 된 폴리 아미드 층은 그 위에.이어서, 이들은 사출 성형, 시트, 및 열가소성 폴리 아미드 오버 몰드에 배치되도록,되도록 알루미늄 표면이 점성 수 있고, 열가소성 폴리 아미드는 나일론 관련 집합이다 전동 공구 하우징, 기계 나사 및 기어와 같은 기계 부품에 종종 사용됩니다.
Gebauer 상기 '그럼 알루미늄의 표면 형태와의 밀착성 동작은 최대 기계적 접합 강도를 달성 할 수있는 파라미터를 찾아 분석 시험 하였다.'
광학 입체 공 초점 현미경 및 주사 전자 현미경 검사 결과를 표시하여, 그 트렌치의 알루미늄 판의 연속 레이저 전처리 형태에 비해 더 매끄러운 라인 패턴을 갖는 펄스 레이저 트렌치 처리 된 알루미늄 판 적외선 레이저로 처리 된 알루미늄 시트는 또한 더 큰 접착력을 나타내지 만 수분 함량이 증가함에 따라 이러한 특성이 감소합니다.
팀의 성공에도 불구하고 Gebauer는 제조 공정을보다 경제적으로하기 위해 금속 표면 전처리를 최적화하는 방법을 이해하기 위해서는 여전히 많은 연구가 필요하다고 생각하며, 이제 냉각 과정에서 열가소성 수지의 성형을 연구하고 있습니다. 언제 어떻게 축소 할 것인가.
Gebauer는 다음과 같이 말했다. '열 수축은 두 부분을 분리하는 기계적 응력을 발생시킵니다. 현재의 과제는 수축 공정 중에 발생하는 응력을 보상하는 구조를 찾는 것이고,이 구조는 레이저 가공으로 인해 알루미늄이 연화되지 않도록해야한다는 것이다. 현재 초소형 펄스 레이저를 사용하여 금속 부품의 열 손상을 줄이기 위해 신뢰할 수있는 본딩을 생산하기를 바랍니다.