Laserdurchstrahlschweissen von Thermoplasten: Werkstoffeinflüsse und Wege zur optimierten Prozessführung

Zur Herstellung von Bauteilen aus Kunststoff gewinnt das Laserdurchstrahlschweißen industriell zunehmend an Bedeutung. Voraussetzung für einen technologisch und wirt-schaftlich erfolgreichen Einsatz ist die Bereitstellung von Erkenntnissen zu Werkstoff-einflüssen und zur optimierten Prozessführung. Im Rahmen der Arbeit wird der Einfluss unterschiedlicher Werkstoffmodifikationen und Bestrahlungsparameter auf das Aufwärm-verhalten ausgewählter Thermoplasten bestimmt. Dafür wird ein thermographisches Ver-fahren entwickelt und eingesetzt. Es findet neben konventionellen Messverfahren Verwen-dung zur grundlegenden Charakterisierung und Qualifizierung der optischen Eigenschaften der lasertransparenten Werkstoffe für Wellenlängen der Laserstrahlung im NIR-Bereich. Die Ergebnisse zur Charakterisierung des Aufwärmverhaltens der absorbierenden Werkstoffe zeigen eine deutliche Abhängigkeit der Heizrate vom Rußgehalt und den Prozessparametern. Folgerungen für eine optimierte Prozessführung werden abgeleitet. Eine Abschätzung von Verfahrensparametern auf Basis der entwickelten Messmethode ist möglich. Anhand der Korrelation von Werten aus Schweißuntersuchungen und der Werkstoffcharakterisierung wird gezeigt, dass eine längere Strahl-Stoff-Wechsel-wirkungszeit zur Realisierung einer höheren Schweißnahtqualität und Prozessstabilität vorteilhaft ist.