Laser-Kunststoffschweißen im Komplettpaket
Damit das Laser-Kunststoffschweißen sein Potenzial voll ausschöpfen kann, ist eine Reihe von Aspekten zu berücksichtigen. Entscheidend sind unter anderem die Auswahl der Strahlquelle sowie eine konturgenaue Spannvorrichtung.
Bild 1. Dichte und ästhetische Schweißnähte durch Laserkunststoffschweißen
Im Vergleich zum Ultraschallverfahren ist das Laserschweißen schonender für die Kunststoffbauteile. Zudem ist es flexibler, denn es lässt sich jede beliebige Schweißkontur programmieren und die Oberflächenqualität bleibt erhalten. Es ist schnell, reproduzierbar, umweltfreundlich und benötigt keine giftigen Bindemittel wie beim Kleben. Die Nähte sind mechanisch hoch belastbar, und die thermische Energieeinbringung ist minimal, was vorteilhaft ist, wenn empfindliche elektronische Bauteile in der Nähe der zu schweißenden Naht sitzen (Bild 1). Nicht zuletzt gibt es eine große Materialvielfalt, die mit dem Laser geschweißt werden kann.
Voraussetzungen für das Laserkunststoffschweißen
Damit zwei Teile im Überlapp-Modus gefügt werden können, muss das obere Bauteil transparent sein für den gängigen Wellenlängenbereich von Diodenlasern zwischen 800 und 1100 nm. Das untere Bauteil muss jedoch mit Absorbern wie Farbpigmenten oder Ruß dotiert sein, damit die Laserstrahlung vom Material aufgenommen werden und zum Schmelzen gebracht werden kann. Durch den Wärmeübergang vom unteren auf den oberen Teilepartner schmilzt auch dessen Oberfläche, und beide Teile verbinden sich (Bild 2). Die Schmelzbereiche der Schweißpartner müssen zusammenpassen, damit sich nicht ein Kunststoff bereits zersetzt, während der andere noch nicht mal die Schmelztemperatur erreicht hat. Es ist also ein laserlichtdurchlässiger Kunststoff für das Oberteil und ein laserlichtabsorbierender für das Unterteil erforderlich.
Ein weiterer erfolgsentscheidender Aspekt liegt in der Spannvorrichtung, die zum Laserschweißen benötigt wird, denn beim Aufschmelzen darf kein Spalt zwischen den Bauteilen sein. Die Teile müssen fest und mit gleichmäßig verteilter Kraft sowie konstantem Druck aufeinandergepresst und nach dem Schweißvorgang noch eine Weile gehalten werden, bis das flüssige Material wieder ausgehärtet ist. Diese Kriterien müssen bereits bei der Konstruktion des Bauteils berücksichtigt werden. Trumpf bietet dazu eine umfassende Applikationsunterstützung an, um die richtigen Parameter zum Kunststofffügen zu finden, und hat zudem auch die passenden Laser und die richtige Maschine im Portfolio ...
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