Neue Verfahrensvariante beim Laserschweißen von Kunststoffteilen

Mehr Freiheiten bei der Farbwahl eröffnet eine neue Verfahrensvariante zum Laserschweißen von Kunststoffteilen. Bisher dominierte hier vor allem die Farbe Schwarz, weil ein Fügepartner mit schwarzem Pigment eingefärbt werden musste, um eine möglichst vollständige Absorption des Laserstrahls und damit ein optimales Aufschmelzen des Kunststoffes in der Fügezone zu erreichen. Dies legte aber die Farbe des gesamten Bauteils fest.

„Der ´Trick´ der neuen Verfahrensvariante besteht darin, in die Fügezone zwischen den beiden zu schweißenden Komponenten eine laserabsorbierende Schicht wie zum Beispiel eine dünne, schwarze Folie einzubringen. Sie sorgt dafür, dass die Fügezone aufschmilzt und eine Schweißnaht entstehen kann“, erklärt Frank Krause, Experte für das Kunststoffschweißen bei Bayer Polymers. Benötigt wird nur noch ein lasertransparenter Fügepartner. Der für das optische Erscheinungsbild des Bauteils verantwortliche Fügepartner kann beliebig eingefärbt werden. Das Verfahren wurde von Bayer Polymers in Zusammenarbeit mit dem Aachener Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) und der in Dietzenbach bei Frankfurt am Main ansässigen Firma BRANSON Ultraschall, einem Systemanbieter für das Kunststoffschweißen in der Serienfertigung, auf seine Einsatzfähigkeit hin untersucht und optimiert.

„Großes Einsatzpotential sehen wir zum Beispiel bei Flüssigkeitsbehältern aller Art. Hier hat unsere Methode generell den Vorteil, dass fusselfreie Schweißnähte entstehen, wodurch ein aufwändiges Spülen und Trocknen der produzierten Bauteile entfällt“, so Krause. Er und sein Team haben aber auch Gehäuse mit integrierten Elektronikbausteinen im Visier. Denn das Verfahren ist bei diesen Anwendungen gegenüber dem Kleben oder Schrauben und Dichten vor allem bei großen Stückzahlen wesentlich kostengünstiger. Außerdem ist es schonender als andere Fügetechniken wie etwa das Vibrations- oder Heizelementschweißen, die die empfindlichen Elektronikkomponenten häufig thermisch oder mechanisch belasten.

Seine Leistungsfähigkeit hat das neue „Folienschweißen“ bei der Herstellung eines Automobilflüssigkeitsbehälters aus Polyamid 6 bewiesen, der normalerweise durch Vibrationsschweißen in Serie gefertigt wird. Deckel und Grundkörper des Bauteils wurden mit Polyamid-Folien (PA 6 und PA 66) unterschiedlicher Dicke, variierendem Pigmentgehalt der Folie und verschiedenen Schweißwegen geschweißt. Dabei zeigte sich, dass die resultierenden Berstdrücke im Vergleich zum Verfahren der Serienfertigung meist deutlich höher lagen. Als weiterer Vorteil stellte sich das sehr große Prozessfenster des Fügeverfahrens heraus.