Fügetechnik Komplexe Kunststoffbauteile mit einem „Schuss“ verschweißt

Das Laserdurchstrahlschweißen verbindet Faserverbundwerkstoffe schlüssig und mit hoher Festigkeit. Der Wegfall von Bewegungssystemen und die Reduzierung von Verzug und Wärmebelastung beim Simultanschweißen steigern die Qualität. Das Verfahren kürzt außerdem Taktzeiten und senkt die Produktionskosten.

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Die Zukunft gehört leichten und zugleich hochfesten Kunststoffen, die allein und im Verbund mit anderen Materialien für Leichtigkeit beispielsweise im Flugzeug, Automobil und in Windkraftanlagen sorgen. Doch wie lassen sich mit Kohle- und Glasfasern verstärkte Thermoplaste verbinden?

Laserschweißen für Thermoplaste nutzbar gemacht

Eine Antwort stammt aus Dortmund: Die Limo Lissotschenko Mikrooptik GmbH hat das Laserdurchstrahlschweißen zu einem Werkzeug weiterentwickelt, mit dem sich Thermoplaste energie- und zeiteffizient zu komplexen Baugruppen verbinden lassen. Das Unternehmen kombiniert Diodenlaser mit spezieller mikrooptischer Strahlformung zu modular aufgebauten Linien, die mit einem einzigen „Schuss“ auch komplexe Bauteile simultan verschweißen. Die Laserenergie kommt dank dieser Technologie direkt und taktzeitoptimiert in das Werkstück.

Beim Laserdurchstrahlschweißen legt der Anwender ein für den Laserstrahl transparentes Bauteil auf ein zweites Werkstück, das den Strahl absorbiert. Durch die Absorption im unten liegenden Bauteil entsteht eine sehr dünne lokale Schmelzzone. Das transparente Werkstück wird auf Schmelztemperatur erhitzt: Beide Fügepartner verbinden sich stoffschlüssig mit hoher Festigkeit. Dieser Fügeprozess lässt sich regeln, um die Schweißqualität noch weiter zu verbessern.

Zeitgleiche Verbindung aller der Konturen mittels Laserschweißen

Es haben sich bislang drei Verfahren des Laserdurchstrahlschweißens am Markt etabliert: Konturschweißen, Quasisimultanschweißen (zum Beispiel mit Scannereinsatz) und Maskenschweißen. Alle drei besitzen einen gemeinsamen Nenner: Es kommt zu einer Relativbewegung zwischen Bauteil und Laser.

Dieser Nachteil kommt jedoch beim Simultanschweißen mit einer maßgeschneiderten Lasernaht nicht zum Tragen, da alle zu verschweißenden Konturen eines Bauteils zeitgleich – quasi mit einem Laserpuls – miteinander verbunden werden.

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