Einsatz des Laserdurchstrahlschweißens zum Fügen von Thermoplasten

Mit dem Laserschweißen hat sich in den letzten Jahren ein neues Fügeverfahren in der Kunststofftechnik etabliert, das gezielt Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren nutzt. Insbesondere die berührungslose Energieeinbringung bei kleinen Wärmeeinflusszonen sowie die oftmals hohe Flexibilität der Laserschweißverfahren sind als Vorzüge zu nennen. Als grundlegendes Verfahrensprinzip hat sich das Prinzip des Durchstrahlschweißens durchgesetzt, nach dem ein für die Laserstrahlung transparentes Formteil mit einem absorbierenden gefügt wird. Aufgrund dieser Materialkombination transmittiert der Laserstrahl fast ungehindert durch das erste Halbzeug und wird in oberflächennahen Schichten des zweiten Halbzeugs (hohe Absorptionskonstante) vollständig absorbiert. Die dadurch entstehende Wärme wird durch Wärmeleitung sowohl in tiefere Schichten des absorbierenden Halbzeugs als auch in das für den Laserstrahl transparente Halbzeug transportiert. Für das Prinzip des Laserdurchstrahlschweißens ist neben dem sogenannten Konturverfahren, bei dem der Nd: YAG- oder Dioden-Laserstrahl ein- bis zweimal entlang der Fügekontur geführt wird, als weitere Variante das Quasi-Simultanschweißen entwickelt worden, bei dem ein Laserstrahl mit hoher Frequenz mehrfach durch ein Spiegelsystem entlang der Schweißnaht geführt wird. Im Rahmen dieser Arbeit werden Untersuchungen zu beiden Verfahrensprinzipien vorgestellt. Ihnen wird aufgrund ihrer Flexibilität und spezieller Vorteile gegenüber anderen Verfahren eine zunehmende Bedeutung unter den Laserdurchstrahlschweißverfahren zugesprochen.