Das Laserschweißen von Kunststoff mit Diodenlasern ergänzt traditionelle Schweißverfahren wie Ultraschall-, Vibrations- oder Heizplattenschweißen. Es vereint die Vorteile des berührungslosen Schweißens ohne Flusenbildung oder übermäßiges Aufschmelzen mit der Möglichkeit des Schweißens mit messbarem Setzweg.
Kunststoffschweißanlagen – die Methode
Beim Laserstrahl-Durchstrahlschweißen werden immer ein lasertransparentes Bauteil und ein laserabsorbierendes Bauteil verschmolzen. Vor dem Verschweißen werden die Fügepartner positioniert und anschließend zusammengepresst. Beim eigentlichen Fusionsprozess durchdringt der Laserstrahl das transparente Bauteil, ohne es nennenswert aufzuheizen. Aber jetzt nimmt das absorbierende Bauteil die Laserenergie auf, sodass es an der Oberfläche erhitzt wird. Diese Energie wird beim transparenten Laser-Kunststoffschweißen über Wärmeleitung auf die Oberfläche des transparenten Bauteils übertragen. Die aufgenommene Energie plastifiziert den Kunststoff, was unter Druck- und Wärmeleitung zu einem Fügen der Bauteile führt. Durch den vorhandenen Fügedruck ergibt sich für beide Teile ein stoffschlüssiger Verbund. Die Festigkeit der resultierenden Schweißung liegt im typischen Bereich der Grundwerkstofffestigkeit.
Polymerschweißen: Vorteile von Diodenlasern
Gegenüber herkömmlichen Festkörperlasern hat der Diodenlaser den Vorteil aufgrund seines Wellenlängenspektrums und der"Top-Hat" Stahlprofil ohne Intensitätsspitze. Auf diese Weise werden lokale Temperaturspitzen vermieden, die die Fügepartner beschädigen könnten. Durch den lokalen Energieeintrag des Diodenlasers wird der Kunststoff in der Fügezone sehr schnell und schonend zum Material erhitzt, wodurch eine homogene Schmelze ohne Flusenbildung durch die Trockenreibung entsteht. Stellwege – oder Temperaturüberwachungssysteme – können den Kunststoffschweißprozess aufzeichnen und das Ergebnis an eine übergeordnete Steuerung übergeben. Funktionale Änderungen am Bauteil oder neue Designideen für die Schweißkontur sind flexibel programmierbar. Durch den berührungslosen Wärmeeintrag schützt der Laser besonders die innenliegenden und vibrationsempfindlichen Bauteile oder komplexe Elektroden vor Beschädigungen. Die gleichmäßige Energieverteilung im Laserfokus schmilzt die Schweißverbindung ohne das Material zu überhitzen und verhindert so die Porenbildung. Laser zeichnet sich dadurch aus, dass die Gestaltungsfreiheit bei der Entwicklung neuer Komponenten und Gehäuse deutlich erweitert wird. Kunststoff-Laserschweißdienstleistungen ermöglichen es, Kunststoffgehäuse mit inneren elektronischen Bauteilen – die durch konventionelle Verfahren wie Vibrationsschweißen oder Ultraschallschweißen oft beschädigt oder verschmutzt sind – thermisch, mechanisch und berührungsarm zu fügen.
Anwendungsbeispiele
Laserline-Kunststoff-Schlue
Quasi-Simultanschweißen in der Elektronikindustrie
Eine typische Anwendung ist beispielsweise das Quasi-Simultanschweißen – eine Form des Durchstrahlschweißens, die vor allem zum dauerhaften Verschließen von Kunststoffgehäusen in der Elektronikindustrie eingesetzt wird. Hochdynamische Scannersysteme mit homogenem Kreisfokus führen zu einer optimalen Strahlführung und entsprechend hochwertigen Ergebnissen. Der berührungslose Wärmeeintrag schont die empfindlichen Bauteile, während die schnelle und materialschonende Erwärmung zu einer homogenen Schmelze führt.
