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Kunststoffschweißen

Kunststoffschweißen mit TruDiode

Die meisten thermoplastischen Kunststoffe, die schweißbar sind, d.h. eine Schmelzphase besitzen und somit auch beim Laserschweißen verwendet werden können, absorbieren nur einen geringen Anteil der Laserstrahlung von Festkörperlasern in ihren üblichen Wellenlängenbereichen zwischen 800 - 1100nm. Damit diese Thermoplaste durch die Laserstrahlung aufgeschmolzen und verschweißt werden können, muss ihre Absorption durch Addition von Zusatzstoffen (Additivas) wie zum Beispiel Farbpigmente oder Ruß herbeigeführt werden. Beim Kunststoffschweißen mit Laser mittels Durchstrahlschweißmethode werden zwei Arten von thermoplastischen Kunststoffen miteinander verbunden: Ein Fügepartner ist der transparente, der andere Fügepartner ist der absorbierende Kunststoff.

Bei dieser Schweißmethode durchdringt der Laserstrahl den oberen transparenten Kunststoff und trifft auf den darunter liegenden absorbierenden. Der Laser schmilzt die Oberfläche des absorbierenden Kunststoffes auf. Durch den Wärmeeintrag schmilzt auch der transparente Fügepartner. Der Vorteil dieses Überlappungsschweißens besteht darin, dass die Schweißnaht im Inneren des Bauteils ohne Freisetzung von jeglichen Partikeln entsteht. Bei optisch nicht transparenten Bauteilen entsteht dadurch eine ästhetische und fast unsichtbare Naht. Ein großer Vorteil der Laserbearbeitung liegt in der lokalen Wärmeeinbringung - so können beispielsweise Schweißnähte in unmittelbarer Nähe zu elektronischen Bauteilen erzeugt werden.

Für den Schweißprozess ist der Fügedruck essentiell: Ein Spannwerkzeug presst die beiden Fügepartner aufeinander wodurch ein Andruck entsteht, der für die Wärmeübertragung zwischen den beiden Fügepartnern erforderlich ist. Ein gleichmäßiges und ein an die Form der geschweißten Kunstoffe angepasstes Spannen der Bauteile ist Voraussetzung für hohe Prozessqualität und Reproduzierbarkeit der Schweißergebnisse.

Vier Varianten des Kunststoffschweißens werden unterschieden:

  • Konturschweißen
  • Quasi-Simultanschweißen mit Scannern
  • Simultanschweißen
  • Maskenschweißen

Beim Laserschweißen von Kunststoffen kommen typischerweise Laserleistungen bis ca. 300 Watt zum Einsatz.

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