Laserschweißen Kunststoff

Laserschweißen von Kunststoff bzw. Polymeren wird vermehrt

in der Konsumgüter- und Automobilindustrie sowie der 

Medizinbranche eingesetzt.

 

IPGs neue Faserlaser tragen zu einer erheblichen Verbreiterung

des Spektrums der Materialien zum Kunststoffschweißen bzw. beim

Laserschweißen von Kunststoff und Polymeren bei und ermöglichen

z. B. das Kunststoffschweißen von Polypropylen, Thermoplasten und

Polyethylen mithilfe von Lasern.

Das Laserdurchstrahlschweißen zählt zu den Kunststoffschweißverfahren. Es gibt verschiedene Verfahren für das Kunststoffschweißen, wie z. B. das Ultraschallschweißen, das Heizelementschweißen und das Laserschweißen von Kunststoff. In Fällen, in denen Flexibilität bei der Fertigung und ein präzises, berührungsloses Verfahren erforderlich sind, kann das Laserschweißen von Kunststoff mit dem Ultraschallschweißen und ähnlichen Verfahren konkurrieren. In diesen Fällen ermöglicht das Kunststoffschweißen mit dem Laser zuverlässige und kostengünstige Lösungen zum Fügen verschiedener thermisch schweißbarer Polymerwerkstoffe.

Das Kunststoffschweißen mithilfe des Laserdurchstrahlschweißens ist ein hochpräzisen berührungsloses Verfahren, mit dem Kunststoffkomponenten miteinander verschweißt werden können. Das herkömmliche Verfahren zum Laserschweißen von Kunststoffen wird als Transmissionsschweißen (Transmission Laser Welding, TLW) bezeichnet.  In diesem Fall werden beim Kunststoffschweißen Laser im Wellenlängenbereich von 1 μm verwendet, um zwei thermoplastische Komponenten zu verschweißen. Eine Komponente der Verbindung muss dabei den Strahl übertragen und die andere muss ihn absorbieren. Dies erfordert die Verwendung einer dunklen Komponente oder einer speziellen teuren Tinte bzw. eines teuren Farbstoffs für die absorbierende Schicht. Für dieses Kunststoffschweißverfahren bietet IPG luftgekühlte Direktdiodenlaser mit einer durchschnittlichen Leistung von bis zu 200 Watt an. Beim Laserschweißen von Kunststoff wird auch der IPG-Multimode-CW-Faserlaser mit bis zu 200 Watt verwendet.

 

Eine neue Variante des Laserdurchstrahlschweißens ermöglicht das Kunststoffschweißen zweier transparenter Komponenten ohne zusätzliche Absorber. Die Thulium-Faserlaser emittieren einen Laserstrahl längerer Wellenlänge, 2 μm, der durch das Kunststoff effizienter absorbiert wird und das Schmelzen auf eine genau kontrollierte Tiefe möglich macht. Deswegen fällt hier die Notwendigkeit zusätzlicher Absorber weg. Dieses Verfahren für das Kunststoffschweißen eignet sich beispielsweise für das Laserschweißen transparenter Kunststoffkomponenten, die in der Medizinbranche verwendet werden und bei denen dunklere Kunststoffe oder Zusatzstoffe nicht erwünscht sind. Das Laserschweißen von Kunststoff setzt sich nun auch in der Verbrauchsgüterindustrie durch und wird dort für doppelwandige Flüssigkeitsbehälter eingesetzt. Zu den Vorteilen von Kunststoffschweißen mithilfe von 2 μm-Thulium-Faserlasern zählen unter anderem schnellere Bearbeitungszeiten als ein 1 µm-Laser und ein deutlich breiteres Spektrum von schweißbaren Kunststofffarben. Darüber hinaus ist der Spanndruck niedriger und in vielen Fällen sind bei diesem Verfahren zum Laserschweißen von Kunststoff keine lichtdurchlässigen Spannplatten erforderlich.

Beide Verfahren für das Laserschweißen von Kunststoff können für eine Vielzahl thermoplastischer Materialien verwendet werden, setzen jedoch die thermische Schweißbarkeit und chemische Verträglichkeit sowie ähnliche Schmelzbereiche der Materialien voraus. Beide Verfahren für das Kunststoffschweißen erfordern eine durchschnittliche Leistung von 100 bis 200 Watt, um realistische Fügegeschwindigkeiten mit guter Schweißnahtfestigkeit zu erreichen. IPG ist der einzige Anbieter von 2 μm-Thulium-Faserlasern in diesem Leistungsbereich für das Laserschweißen von Kunststoff.

Polymere

Polykarbonat Thermoplastisches Urethan Nylon
Polypropylen Polyethylen (HDPE/LDPE) ABS-Kunststoff

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