Laser-Kunststoffschweißen etabliert sich
Neue Verfahren zum Fügen von Kunststoffbauelementen sind ein Highlight auf der LASYS-Messe.
Neben den vielen Materialbearbeitungsarten, welche die Lasertechnik bereits erobert hat, befindet sich die Disziplin des Kunststoffschweißens noch in der Anfangsphase. „Prinzipiell muss sich diese neue Technologie am Markt erst etablieren“, so Andreas Büchel, Produktmanager bei Jenoptik Automatisierungstechnik, „und dafür muss die Angst vor der Lasertechnik genommen werden.“ Und hierzu trägt die LASYS 2014 in hohem Maße bei, denn die internationale Fachmesse ist spezialisiert auf Laser-Materialbearbeitung. Sie findet vom 24. bis 26. Juni zum vierten Mal auf dem Stuttgarter Messegelände statt. Unter den rund zweihundert erwarteten Ausstellern befinden sich etliche Unternehmen, die bereits viel Erfahrung mit Laserschweißen von Kunststoffen vorweisen können.
Abb.: Die Homogenität im Laserfokus ist von entscheidender Bedeutung für eine hochwertige und gleichmäßige Schweißung. In der Möbelfertigung wird der Diodenlaser von Laserline beim sogenannten Laser Edging zur Schmalflächenversiegelung eingesetzt. (Bild: IMA Klessmann)
Beim Kunststoffschweißen stehen Material und Bauteildesign im Vordergrund, denn nicht jeder Kunststoff und nicht jede Bauteilform eignet sich zur wirtschaftlichen Bearbeitung mit dem Laser. Es müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein und diese muss ein Fertigungsunternehmen bereits in der Produktplanungs- und Konstruktionsphase berücksichtigen. „Grundsätzlich muss die Materialpaarung stimmen“, sagt Michael Nagel, Technischer Vertriebsingenieur von Laserline, „das heißt, die Kunststoffe müssen einen überlappenden Schmelzbereich haben, da sonst eine gleichzeitige Erwärmung beider Fügepartner nicht möglich ist.“ „Von den beiden Bauteilen muss beim Durchstrahlschweißen das obere ausreichend Transparenz für die Wellenlänge des Laserlichts bieten, das untere hingegen sollte gute Oberflächenabsorptionseigenschaften besitzen“, ergänzt Andreas Büchel von Jenoptik. Außerdem sei auf ein lasergerechtes Design bei der Konstruktion der Bauelemente zu achten.
Doch welche Vorteile sehen die Experten in der Lasertechnik etwa auch gegenüber herkömmlichen Fügeverfahren? Thilo von Grafenstein, Marketingleiter von Acsys Lasertechnik, argumentiert hier: „Das Überlappschweißen von Kunststoffen ermöglicht verdeckte Nähte mit einem Minimum an Bauteilbeeinflussung. Beim Verschweißen mit Heißluft oder Heizelementen werden die Bauteile großflächig erhitzt, was nachteilig für empfindliche Bauelemente ist.“ Mechanische und thermische Belastungen sind mit dem Laserlicht als Werkzeug sehr gering und der Energieeintrag erfolgt berührungslos. „Im Gegensatz zum Ultraschall- und Vibrationsschweißen entsteht keine Erschütterung und Trockenreibung und die damit verbundene Fusselbildung oder unkontrollierter Schmelzaustrieb“, fügt Nagel hinzu.
Die Bedeutung der Lasertechnologie als Werkzeug in der Kunststoffbearbeitung wächst und mit ihr werden sich auch Laserschweißverfahren zunehmend etablieren. „Während vor zehn Jahren das Prinzip des Durchstrahlschweißens mit zirka zweihundert Watt plus Scansystem die Standardanwendung für die Laserbearbeitung von Kunststoffen gewesen ist“, hat Nagel beobachtet, „werden heute mehr und mehr Kunststoffe kurz vor der Zusammenführung im Konsolidierungsbereich mit dem Laser direkt und großflächig aufgeschmolzen. Insbesondere faserverstärkte Kunststoffbänder werden so zu unterschiedlichsten 3D-Geometrien zusammengeführt und in der Luftfahrt oder auch im Fahrzeugbau sowie für Druckbehälter eingesetzt.“ Büchel sieht einen Trend hin zu immer leichteren Bauteilen mit höheren oder multifunktionalen Anforderungen, etwa in der Automobil- und Zuliefererindustrie: „Durch die Bearbeitung mittels Laser können die steigenden Anforderungen an Design und Sicherheit verlässlich gelöst werden.“
Abb.: Die schaltbare Diodenlaserlinie mit einer Länge von etwa 100 Millimetern ist die größte Neuheit beim LASYS-Aussteller Jenoptik. Hier Schusskanalschweißen mit schaltbarer Diodenlaserlinie. (Bild: Jenoptik)
Neben dem umfassenden Ausstellungsteil mit innovativen Maschinenkonzepten und praxisorientierten Lösungen sorgt das Rahmenprogramm für aktuelle Informationen über neueste Marktereignisse und Trends sowie für exzellente Weiterbildungsmöglichkeiten der Besucher: der Short-Course-Basiswissen Laser und Laser-Materialbearbeitung für Personen mit wenig oder keiner Erfahrung in der Laser-Materialbearbeitung, die Stuttgarter Lasertage SLT‘14, das Fachforum Lasers in Action, der Stuttgart Laser Marketplace und erstmals die beiden Themenparcours „Laseradditive manufacturing“ sowie „Robotics & Automation“. Das Laser Technik Journal ist Medienpartner von SLT und mit einem Stand auf der Messe vertreten.
MS / CT
