Kunststoffe sicher verbunden
Ein neues Testgerät prüft Laserschweißverbindungen einfach und genau.
Für die Hersteller von Kunststoffbauteilen ist es wichtig, die Belastbarkeit der Werkstoffe zuverlässig bestimmen zu können. Besonders kompliziert wird diese Prüfung bei Kunststoffen, die per Laserschweißen verbunden werden. Einfache und genaue Messungen ermöglicht jetzt der neuartige MultiWeldTester, ein thermoplastischer Prüfkörper. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat ihn speziell für die mehraxiale Prüfung von Laserschweißverbindungen an Kunststoffen entwickelt.
Abb.: Der MultiWeldTester eignet sich speziell für die mehraxiale Prüfung von Laserschweißverbindungen bei Kunststoffen. (Bild: Fh.-LBF)
Kunststoffe bieten als Werkstoff ein hohes Maß an Gestaltungsmöglichkeiten. Trotzdem ist es oft nötig, etwas aus wegen der Komplexität, den Grenzen des Herstellprozesses oder der Integration von Funktionen, mehrere Bauteile miteinander zu verbinden. Dafür bietet sich das Laserschweißen an, ein etabliertes Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen Kunststoffen.
Oft müssen Laserschweißverbindungen an Strukturkomponenten hermetisch druckdicht sein. Schließlich sollen Öle im Auto einwandfrei fließen, die Kaffeemaschine einen schmackhaften Kaffee bereiten und die Waschmaschine sauber laufen. Darüber hinaus sind die realen äußeren Belastungen, die auf die Laserschweißverbindung einwirken, meist mehraxial.
Deshalb ist der MultiWeldTester so konzipiert, dass er diese Beanspruchung aus allen Raumrichtungen prüfen kann. Da die mehraxiale Belastung an Strukturkomponenten meist aus verschiedenen Kombinationen von Zug-, Torsions- und Innendruckbelastung auftritt, lassen sich diese Belastungen auch in Kombination untereinander aufbringen. Zudem können neben der mechanischen Beanspruchung auch die realen Umwelteinflüsse wie Temperatur, Feuchte, Medienbeständigkeit und Alterungszustand bei der Prüfung berücksichtigt werden. Während der Prüfung erfassen Rechner die Prüfergebnisse und errechnen ein Lebensdauermodell für das jeweilige Material.
Der MultiWeldTester eignet sich für Branchen, die sich mit dem Fügen von Kunststoffen beschäftigen und dabei die Eigenschaften von Laserschweißverbindungen untersuchen wollen. Materialmodelle, die für die betriebsfeste numerische Auslegung von Laserschweißverbindungen erstellt wurden, lassen sich anhand des MultiWeldTesters validieren. So ist es möglich, Aussagen über die Langzeitbeanspruchung von Laserschweißverbindungen unter realen Einsatzbedingungen zu treffen und prozesstechnische Optimierungen durchzuführen.
LBF / AH
