Komplexe Kunststoffbauteile mit einem „Schuss“ verschweißt

Anbieter zum Thema

Aachener Maschinenbau GmbH

trivid GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Für das Verfahren sprechen neben dem Wegfall von Bewegungssystemen (keine Relativbewegung zwischen Bauteil und Laser) auch die deutlich kürzeren Taktzeiten. Beides senkt die Kosten und steigert die Qualität der Schweißungen.

Lasersystem zum Kunststoffschweißen bewährt sich in der Praxis

Ein großes Unternehmen der Automobilbranche setzt das System daher bereits erfolgreich zum Herstellen von Kraftstoff-Versorgungssystemen aus Kunststoff ein. Der Anwender nutzt gleichzeitig die Vorteile der Abstrahlcharakteristik von Diodenlasern und die Möglichkeiten der optischen Strahlformung. Es lassen sich individuelle homogene Laserlinien mit einer Geometrie beispielsweise im Bereich von 1 mm bis 300 mm in Längsrichtung und von 0,5 mm bis 10 mm in der Breite erzeugen.

Limo hat in Zusammenarbeit mit dem Maschinenbauer VWH Vorrichtungs- und Werkzeugbau Herschbach GmbH – einem Spezialisten in der Entwicklung und Herstellung komplexer teil- und vollautomatisierter Fertigungsanlagen zur Montage von Komponenten – eine Laseranlage für die Serienfertigung von glasfaserverstärkten Automotive-Bauteilen realisiert.

Echtzeit-Prozessregelung sichert Qualität beim Kunststoff-Laserschweißen

Hierbei sollte der Laser in das zu schweißende Kunststoffgehäuse mehrere unterschiedlich lange Schweißnähte in drei verschiedenen Ebenen einbringen. Zum Einsatz kommt eine modular aufgebaute Linienanordnung mit sieben Lasermodulen, die alle parallel mit einem eigenen Parametersatz angesteuert werden. Das Bauteil wird – je nach Kunststoff und Wandstärke – innerhalb von 0,5 bis 3 s geschweißt.

Die Qualität dieser extrem schnellen Schweißoperation steht und fällt mit einer robusten und zuverlässigen Echtzeit-Prozessregelung, weil alle Fügezonen gleichzeitig in Schmelze gehen. Weitere Vorteile dieses Verfahrens im Vergleich zu den bekannteren Laserverfahren: Verzug und Wärmebelastung nehmen deutlich ab. Das reale Simultanschweißen eignet sich auch zum Herstellen von flachen 3D-Konturen, weil die Arbeitsabstände nur mit einer Toleranz von ±10 mm einzuhalten sind – im Gegensatz zu Standardfokussieroptiken, die einen präzisen Bearbeitungspunkt definieren.

Intensitätsschwankungen liegen bei unter 5%

Ergänzend gibt es maßgeschneiderte Bearbeitungsköpfe für fasergekoppelte Diodenlaser, deren Optik exakt auf eine Bauteilgeometrie eingestellt wird. Sie erzeugen ein sogenanntes Top-Hat-Profil mit hoher Homogenität und sehr steilen Flanken. Die Intensitätsschwankungen liegen unabhängig von der Verformung der Lichtleitfaser beziehungsweise der Bewegung des Bearbeitungskopfes relativ zum Diodenlaser bei unter 5%.

Die steilen Flanken des Strahlprofils vermeiden eine unerwünschte Erwärmung außerhalb der Fügezonen: Der Laser nutzt die Lichtleistung vollständig zum Schweißen und beschädigt daher das Bauteil auch nicht in den Randzonen der Schweißnaht.

Die Stärke des Laserdurchstrahlschweißens mit Diodenlasern liegt in der Kompaktheit der Systeme mit ihren Standardschnittstellen, die eine einfache Integration auch in bestehende Fertigungslinien ermöglichen. Limo schätzt, mit maßgeschneiderter Laserdurchstrahlschweißung die Produktivität von Fügeprozessen um mindestens 30% zu erhöhen.

* Dipl.-Ing. (FH) Frauke Legewie ist Account Manager Automotive & Technical Service bei Limo Lissotschenko Mikrooptik GmbH in Dortmund, Peter Bruns ist Director Automotive & Technical Service bei der Limo Lissotschenko Mikrooptik GmbH

(ID:30071260)