Laser-Kunststoffschweißen Laser-Durchstrahlschweißen eröffnet neue Möglichkeiten beim Fügen von Kunststoffen

Die Frage, wie Kunststoffteile sich möglichst gut und dauerhaft verbinden lassen, beschäftigt die Experten, seitdem es diese Werkstoffe gibt. Über neue Möglichkeiten informiert die Messe Stuttgart im Vorfeld der Lasertechnikmesse Lasys vom 12. bis 14. Juni 2012.

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Schon seit Ende der 90er-Jahre werden thermoplastische Kunststoffe mit dem Laser geschweißt, doch nach wie vor gilt das Verfahren als innovativ. Am häufigsten ist in der Praxis das Laser-Durchstrahlschweißen anzutreffen.

Beim Laser-Kunststoffschweißen genügt eine geringe Leistung

Dabei ist in der Regel eines der beiden Bauteile für die vom Laser eingesetzte Wellenlänge transparent, das andere absorbiert die Laserenergie, beispielsweise durch Beimischung von Ruß. Im Energie absorbierenden Bauteil entsteht Wärme, die sich durch leichtes Zusammenpressen beider Bauteile auf das obere Bauteil überträgt.

Dadurch schmelzen die Teile in der Randzone auf und bilden eine Schweißnaht, die beide sicher verbindet. Eingesetzt werden meist effiziente Diodenlaser, deren relativ geringe Leistung und Strahlqualität völlig ausreicht, um die Kunststoffe aufzuschmelzen.

Unterschiede zwischen Laser-Kunststoffschweißen und Laserschweißen von Metallen

„Das Laser-Kunststoffschweißen unterscheidet sich deutlich vom Schweißen metallischer Materialien“, erklärt Frank Brunnecker, Vice President Bereich Laser Welding der LPKF Laser & Electronics AG in Erlangen, da „der Laserstrahl zunächst den oberen, lasertransparenten Fügepartner durchdringt und seine Energie erst in der unteren, laserabsorbierenden Komponente freisetzt“. Das Ergebnis sei eine saubere, sichere und optisch anspruchsvolle Schweißnaht in einem besonders wirtschaftlichen Prozess.

Peter Bruns, Leiter Anwendung und technischer Service der Limo Lissotschenko Mikrooptik GmbH, Dortmund, ergänzt, dass „das Laser-Durchstrahlschweißen Anwendungen ermöglicht, die mit traditionellen Fügeverfahren nur schwer oder gar nicht möglich sind“. Der entscheidende Vorteil gegenüber den meisten anderen Fügeverfahren sei die berührungslose, direkte Wechselwirkung des Laserlichts mit dem Kunststoff. So sei beispielsweise das konkurrierende Ultraschallschweißen abhängig vom guten mechanischen Kontakt der Sonotroden mit dem Kunststoff.

Laser-Durchstrahlschweißen ermöglicht Integration von Online-Überwachung

Peter Bruns weist auf einen weiteren Vorteil hin: „Das Laser-Durchstrahlschweißen ermöglicht die optische Integration einer Online-Überwachung des Fügeprozesses beispielsweise durch die Leistungsüberwachung des Diodenlasers und die Überwachung beziehungsweise Regelung der Prozesstemperatur, was bei ‚mechanischen‘ Schweißverfahren nicht möglich ist.“

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