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Laser-Schweißverfahren für Kunststoffe

Unsere Technologie - Ihr Erfolg

Schweißverfahren für jede Kunststoff-Fügeaufgabe

Fügepartner aus Kunststoff sind in Form und Größe so vielfältig wie ihre Anwendungen. LPKF Maschinen arbeiten mit diversen Schweißverfahren und realisieren sowohl einfache Schweißnähte als auch komplexe 3D-Geometrien. Für hochwertige Kunststoffbauteile, die höchsten Ansprüchen entsprechen - von der Sicherheit bis zur Optik.

Wie funktioniert das Kunststoffschweißen mit dem Laser?

Laser-Durchstrahlschweißen

Beim Laser-Durchstrahlschweißen unterscheiden sich die zu fügenden Bauteilkomponenten in ihren Materialeigenschaften. Eines der beiden Bauteile ist transparent für die eingesetzte Laserwellenlänge, das andere absorbiert die Laserenergie. Die im absorbierenden Bauteil entstehende Wärme überträgt sich durch leichten Druck auf das obere Bauteil. Beide Bauteile schmelzen in der Schweißnaht auf, eine sichere und feste Verbindung entsteht. Mit gleicher Festigkeit wie das Grundmaterial.

Transmissionsmessgerät TMG 3

Je genauer die Transmissionswerte der zu schweißenden Kunststoffe einghalten werden, desto hochwertiger wird das Ergebnis. LPKF bietet daher mit dem TMG 3 auch ein Transmissionsmessgerät an. Für die Anwender, die wirklich auf Nummer Sicher gehen möchten. Das Messgerät lässt ich auch direkt ein eine Fertigungslinie integrieren und sorgt so für gleichbleibende Qualität in Serie.

Welches Verfahren passt optimal zu Ihren Anwendungen? Sehen sie selbst - oder fragen sie uns!

 Schweißverfahren für jede Kunststoff-Fügeaufgabe


Laser-Kunststoffschweißen ist universell, Laser-Schweißverfahren sind vielfältig. Hier erfahren Sie, welches Verfahren für welche Aufgabe am besten geeignet ist.
Quasisimultanschweißen

Haupteinsatzgebiet:

diversen Kunststoffapplikationen, beispielsweise das Verschließen von Sensor- oder Elektronikgehäusen in großen Stückzahlen

Hauptmerkmale:

  • saubere und sichere zweidimensionale Bauteil-Verbindungen
  • besondere Wirtschaftlichkeit durch kurze Zykluszeiten und hohe Losgrößen
  • Prozesskontrolle durch online- Fügewegüberwachung
  • sehr flexibel durch die freie Programmierbarkeit der Schweißkonturen
  • Korrekturen der Schweißkontur oder neue Produkte ohne andere Optiken oder Masken
  • ideal für Bauteile bis maximal 400 mm x 400 mm
  • deutlich reduzierte Werkzeugkosten gegenüber nicht laserbasierten Verfahren

Verfahren:

Beim Quasisimultanschweißen wird der Laserstrahl mit sehr hohen Geschwindigkeiten entlang der Schweißnaht geführt und ist in X- und Y-Richtung positionierbar. Der Laser bringt so lange Energie ein, bis die gewünschte Schweißungstiefe sicher erreicht ist. Aufgrund der hohen Verfahrgeschwindigkeit schmilzt das Material entlang der gesamten Schweißnaht gleichmäßig auf und die Bauteile verbinden sich quasi gleichzeitig. Mit einer Fügewegüberwachung lässt sich die Schweißnahtqualität eines jeden Bauteiles zeitgleich auswerten. Die künftig verfügbare Pyrometerkontrolle erkennt zusätzlich sicher eventuell vorhandene Fehlerstellen in der Schweißnaht.

Konturschweißen

Haupteinsatzgebiet:

kleine bis große Bauteile wie Karosserieteile, Automobilleuchten oder Solarpanels, auch 3D-Anwendungen, mikrofluidische Bauteile

Hauptmerkmale:

  • eine vorgegebene Kontur wird während des Schweißvorganges abgefahren
  • ausschließlich lokale Erwärmung
  • Prozesskontrolle
  • Handhabung durch Scanner mit Roboter oder Achse
     

Verfahren:

Beim Konturschweißen werden sowohl kleine als auch große Bauteile wie Karosserieteile, Automobilleuchten oder Solarpanels bearbeitet. Es unterscheidet sich insbesondere durch die Vorschubgeschwindigkeit von den verbreiteten Quasisimultan- bzw. Simultanvarianten.

Der Laserstrahl wird mittels einer Scannereinheit, eines Roboters oder eines Achssystems einmal entlang der Schweißkontur geführt.

Radialschweißen

Haupteinsatzgebiet:

Fügen von zylindrischen Körpern
 

Hauptmerkmale:

  • einfacher und robuster Systemaufbau
  • schneller Schweißprozess durch rotierende Bewegung
  • zuverlässige Prozessüberwachung
  • Nachsteuern von Parametern möglich
  • gesicherte Qualität mit einer unerreichten Gutteilquote
     

Verfahren:

Für das Fügen eines Rotationskörpers wird das Bauteil axial gedreht, um in einem mit dem Konturschweißen vergleichbaren Prinzip eine gleichmäßige Erwärmung der Schweißnaht zu erreichen. Die erforderliche Pressung entsteht durch Verwendung einer Übermaßpassung zwischen den zu fügenden Bauteilen.

Kann das Bauteil selbst nicht gedreht werden, kommen alternative Varianten des Schweißverfahrens zum Einsatz: Ein universeller Rotationsarm dreht sich um das fest stehende Bauteil oder ein Spiegel und ein scannerbasierter Laserkopf fokussieren den Laserstrahl auf eine umlaufende, horizontale Schweißebene.

3D-Schweißen im Wobbel-Verfahren

Haupteinsatzgebiet:

Schweißen großer 3D-Bauteile mit variabler Schweißnahtbreite, z.B. Rückleuchten im Automobilbereich
 

Hauptmerkmale:

  • patentiertes, neu entwickeltes High-Performance Schweißsystem
  • für die Serienproduktion von Kunststoff-Bauteilen 1000 mm x 750mm
  • Schweißnahtbreite von 1,5 mm – 5 mm stufenlos einstellbar
  • Flexibilität in z-Richtung: Höhenunterschiede bis zu 400 mm
  • Kontrolle des Schweißprozesses durch integrierte Fügewegüberwachung
  • sehr kurze Zykluszeit
  • robuster Prozess
     

Verfahren:

Das Wobbel-Schweißen ist ein besonderer Schweißprozess für große 3D-Bauteile. Der Laserstrahl wird in einem quasisimultanen Schweißprozess mit zusätzlichen Amplituden senkrecht zur Vorschubrichtung ausgelenkt. Dadurch lassen sich unterschiedlich breite Schweißnähte zwischen 1 mm und 5 mm mit einer besonders homogenen Temperaturverteilung erzeugen. Lokale Toleranzen werden ausgeglichen. Maschineneigene Software steuert die Wobbelfunktion automatisch an und ermittelt einheitliche Energieeinträge, auch bei Höhenunterschieden.

Hybridschweißen

Haupteinsatzgebiet:

  • Automobilindustrie - beispielsweise Rückleuchten, Scheinwerfer, Tachoeinheiten
  • große, 3-dimensionale Bauteile mit komplexen Geometrien, bei denen die Schweißnaht direkt sichtbar ist und hohe ästhetische Ansprüche bestehen
     

Hauptmerkmale:

  • sichere Bearbeitung bei hoher ästhetischer Qualität
  • das Tempern nach dem Schweißen entfällt oder wird deutlich reduziert
  • kein Oberwerkzeug erforderlich
  • kein Verschleiß und keine Verschmutzung
  • hohe Produktivität und Flexibilität.
     

Verfahren:

Beim patentierten LPKF-Hybridschweißen bringen spezielle Halogenstrahler zusätzliche Energie in die Schweißzone ein. Diese Kombination erhöht die Prozessgeschwindigkeit und sichert optisch hervorragende Schweißnähte. Gleichzeitig reduzieren sich Spannungen in der Schweißnaht und im gesamten Bauteil. Damit erreicht LPKF-Hybridschweißen, was andere Schweißverfahren so nicht immer leisten können: Zuverlässige, makellose und nahezu spannungsfreie Schweißnähte ohne Nachbehandlung.

Die LPKF-Lösung mit dem Einsatz des kompletten Schweißkopfs auf einen mehrachsigen Roboter realisiert eine hohe Flexibilität.

Laser-Durchstrahlschweißen für klare Bauteile (Clear Joining)

Video Microfluids and Clear Joining

Hauptanwendungen

  • Medizintechnische Anwendungen wie beispielsweise Katheter oder Anus praeter
  • Mikrofluidik
     

Hauptmerkmale:

Dieses Verfahren überwindet die Grenzen des eigentlichen Durchstrahlschweißens und ermöglicht eine Laserlichtabsorption auch in klaren Bauteilen. 
 

Verfahren:

Beim Laser-Durchstrahlschweißen muss eines der beiden Bauteile die Laserenergie absorbieren. Was tun bei zwei klaren, transparenten Kunststoff-Bauteilen, die mit allen Vorteilen der Lasertechnik gefügt werden sollen? LPKF hat hierfür eine Lösung: das eingetragene LPKF ClearJoining-Verfahren für Klar-Klar-Verbindungen ohne Zusatzstoffe.

Ob das Verfahren auch für Ihre Anwendung geeignet ist, können Ihnen unsere Applikationsingenieure sagen. Sprechen Sie uns an.

Kundenspezifische Schweißverfahren

Sie haben ganz besondere, anspruchsvolle Kunststoffschweiß-Aufgaben? Und Sie haben den Eindruck, dass sich Ihr Projekt mit standardisierten Maschinen nicht realisieren lässt? Wir nehmen jede Herausforderung an und erstellen Ihnen für das Laserschweißen von Kunststoffen unterschiedlichste Varianten für kundenspezifische Aufgaben, beispielsweise:

  • individuelle Kombination von Laser, Strahlführung und Steuerung
  • Realisieren von Handmontagearbeitsplätzen
  • automatische Einzelteilzuführung
  • komplexe Roboterinseln


Die Experten im LPKF Anwendungszentrum kennen sich durch langjährige Betreuung von Projekten mit unterschiedlichsten Produktionsprozessen aus. Von diesem umfangreichen Know-how profitieren Sie, wenn wir Ihnen eine kundenspezifische Lösung für das Laserschweißen erarbeiten.

Prozessüberwachung für lückenloses Tracking & Tracing

LPKF-Kunststoffschweißen

LPKF-Kunststoffschweißen ist eine Erfolgsgeschichte mit drei wesentlichen Vorteilen: Wirtschaftlichkeit, technologische Überlegenheit und gesicherte Qualität. Die Qualitätssicherung
gewinnt immer mehr an Bedeutung – und auf diesem Gebiet haben LPKF und das Laser-Durchstrahlschweißen Einiges zu bieten. Laser-Kunststoffschweißen ist schon von der technologischen Basis her ein besonders sicheres Verfahren. Um besonders hohe Dokumentationsanforderungen zu erfüllen, hat LPKF zusätzlich spezielle Prüfverfahren zur Prozessüberwachung entwickelt, um die Qualität der Verbindung bereits beim Schweißvorgang zu bestätigen. Der Vorteil: Der Laser kann noch im laufenden Prozess Korrekturen vornehmen und damit eventuellen Ausschuss vermeiden. Vor-prozessbedingte Veränderungen der Materialeigenschaften fallen schnell auf, und fehlerhafte Teile werden aus dem Produktionsprozess ausgeschleust.

LPKF nutzt vier komplementäre Prüfverfahren

Qualität beginnt mit dem sicheren Schweißprozess und setzt sich bei der Prüfung fort. Die LPKF-Systeme verfügen über eine integrierte Prozessüberwachung mitsamt  Regulationsmechanismen, die schon geringste Abweichungen korrigieren.

  • Fügewegüberwachung - erkennt direkte und indirekte Fehler und gewährleistet Schutzklassen bis IP69K
  • Überwachung von Temperaturverläufen - kontrolliert das gleichmäßige Schweißergebnis
  • Verbrennungsdetektion - ermittelt eventuelle Verbrennungen
  • Kameragestützte Bilderfassung - findet kleinste Fehler in der Schweißnaht

Diese unterschiedlichen Verfahren der Prozessüberwachung kommen je nach verwendetem Material und Schweißverfahren zum Einsatz. Durch Kombination von zwei oder mehr Verfahren und einer lückenlosen Datenerfassung lassen sich auch besonders hohe Dokumentationsanforderungen verschiedeneder Branchen erfüllen.

Soll das Material schon im Vorfeld auf seine Lasertransparenz getestet werden, kommt das Messgerät LPKF TMG 3 zum Einsatz. Damit ist eine einfache und schnelle Kontrolle der optischen Transmission vor dem Laser-Kunststoffschweißen möglich. So fallen vor-prozessbedingte Materialabweichungen auf, ehe eine ungeeignete Komponente in den Produktionsprozess gelangt. Das zahlt sich im Rahmen einer ganzheitlichen Qualitätssicherung aus.

Wie können wir Ihnen weiterhelfen? Haben Sie Fragen? Kontaktieren Sie uns gern.

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