Thermisches Fügen Infrarotschweißen ermöglicht hochfeste Verbindungen komplexer Kunststoffteile

Für große Kunststoff-Bauteile und komplexe Schweißnahtgeometrien gewinnt das Infrarotschweißen zunehmend an Bedeutung. Eine genaue, stufenlose Steuerung von Leistung und Einwirkzeit der Infrarot-Strahler erlaubt einen kontrollierten Fügeprozess.

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Als weltweit führender Hersteller von Systemlösungen für die Fertigung von Fahrzeugkomponenten aus Kunststoff liefert die Lühr Group kundenspezifisch angepasste Fertigungs- und Anlagenkonzepte. Dabei bilden anspruchsvolle Innenraumanwendungen einen Schwerpunkt. Im Technologiezentrum bietet das Unternehmen ein breites Spektrum thermischer Kunststofffügetechniken.

Neben dem Ultraschallschweißen und -nieten, dem Heizelementschweißen sowie dem Wärmekontakt- und Heißluftnieten gewinnt das Infrarotschweißen insbesondere für große Bauteile und komplexe Schweißnahtgeometrien zunehmend an Bedeutung. Beim Infrarotschweißen von Kunststoffen wird in relativ kurzer Zeit gezielt die Oberfläche der beiden Kunststoffkomponenten angeschmolzen.

Infrarotschweißen gewinnt an Bedeutung

Anschließend werden die Fügepartner aufeinander gepresst und so miteinander verschweißt. Entscheidende Vorteile sind ein genaues Anschmelzen auch komplexer Konturen mit dem Ergebnis sauberer und hochfester Verbindungen.

Ein Vorteil des Infrarotschweißens ist die kontaktfreie Erwärmung der Kunststoffteile. So können auch komplexe dreidimensionale Fügekonturen plastifiziert werden. Damit sind Designvarianten möglich, die mit keinem anderen Schweißverfahren gefügt werden können.

Infrarotschweißen erreicht höhere Festigkeit als andere Schweißverfahren

Es hat sich gezeigt, dass durch das Infrarotschweißen deutlich höhere Schweißnahtfestigkeiten erreichbar sind als mit anderen Verfahren. Die Schweißnähte sind absolut gasdicht und insofern auch dicht gegenüber Luft und flüssigen Medien. Im Vergleich zum Vibrationsschweißen entstehen an der Fügenaht weder Fusseln noch Staubpartikel, die in der späteren Anwendung zu Problemen führen könnten.

Das Infrarotschweißen bietet sich nicht nur für vergleichsweise große Bauteilkombinationen wie Instrumententafeln, Mittelkonsolen oder Türverkleidungen an, sondern ist auch für Applikationen wie Lüftungsteile, Filter oder Behälter geeignet. Aber nicht nur in der Automobilindustrie sind die Infrarot-Fügekonzepte von Lühr gefragt. Derartige Anlagen kommen auch für Anwendungen in der Agrartechnik oder im Sanitärbereich zum Einsatz.

Infrarot-Schweißanlagen mit genauer Regelung der Strahler

Ein besonderes Merkmal der Lühr-Infrarotschweißanlagen ist die Regelung der Strahler. Eine genaue, stufenlose Steuerung von Leistung und Einwirkzeit der ausgerichteten Infrarot-Strahler erlaubt einen kontrollierten Fügeprozess.

Für jedes einzelne Strahlerpaket können individuelle Temperaturprofile eingestellt werden. Durch konturgebogene Elemente ist eine optimale Anpassung an dreidimensionale Geometrien gewährleistet.

Kurzwellige Infrarot-A-Strahler heizen sich in Sekundenschnelle auf

Lühr setzt in erster Linie kurzwellige Infrarot-A-Strahler ein. Diese können in ausgeschaltetem Zustand rasch in die Nähe der zu fügenden Oberflächen gebracht werden. Dort heizen sie sich innerhalb von Sekunden auf und erwärmen die Bauteiloberflächen mit einer definierten geringen Eindringtiefe. Der eigentliche Plastifiziervorgang dauert dabei materialabhängig nur bis zu 12 s.

Um die nicht zu erwärmenden Flächen der Kunststoffbauteile vor der Infrarotstrahlung abzuschirmen, werden so genannte Schattenbleche verwendet. Dabei handelt es sich um dreidimensional geformte, lasergeschnittene Bleche.

So wird die Strahlung sauber auf die Fügezone konzentriert. Die nicht zu bestrahlenden Bereiche werden abgeschirmt, so dass ein Verzug der Bauteile und eine Beschädigung der sichtbaren Bauteilbereiche vermieden werden.

Gekühlte Schattenbleche schützen nicht zu verschweißende Kunststoffteile

Die Schattenbleche können bei Bedarf zusätzlich gekühlt werden. Neben einer Kombination mit wassergekühlten Aluminiumkörpern setzt Lühr auf das gezielte, geregelte Anblasen der Bleche mit Luft. Eine vergleichsweise preiswerte und dennoch sehr effektive Lösung.

Die Infrarotschweißanlagen benötigen nur drei NC-gesteuerte, servomotorische Hauptbewegungsachsen. Die Infrarot-Einheit wird zwischen die Fügepartner gebracht, und nach dem Aufheizvorgang fahren diese aufeinander zu und werden miteinander verpresst.

Infrarotschweißen erfordert nur geringe Investitionen

Insgesamt zeichnen sich die Schweißanlagen durch einen geringen Investitionsaufwand aus; Einsparungen bis 20% im Vergleich zu anderen Techniken sind möglich. Z

usätzlich bieten Schnellwechsel-Vorrichtungen für Werkstücke und Infrarotstrahler Einsparmöglichkeiten durch reduzierte Rüstzeiten. Da Lühr mehrere thermische Fügeverfahren anbietet, sind auch Kombinationen der Infrarotschweißtechnik beispielsweise mit dem Ultraschallschweißen oder Wärmekontaktnieten möglich.

Dipl.-Betriebsw. Stefan Lühr ist Vertriebsleiter bei der Hermann Lühr GmbH, 22525 Hamburg.

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