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Was ist Laserschweißen?

Das Laserschweißen von Kunststoffteilen hat sich als robustes, flexibles und präzises Fügeverfahren etabliert. Es ermöglicht eine hocheffiziente und flexible Fügung von der Kleinserienfertigung von Teilen mit komplexen Geometrien bis hin zur industriellen Großserienfertigung, wo es problemlos in Automatisierungslinien integriert werden kann. Bei diesem Verfahren wird ein Laserstrahl verwendet, um den Kunststoff im Fügebereich zu plastifizieren, indem eine kontrollierte Energiemenge an eine präzise Stelle abgegeben wird. Dieses Maß an Präzision bei der Steuerung des Wärmeeintrags basiert auf der einfachen Einstellung der Strahlgröße und der Bandbreite an Methoden, die für die präzise Positionierung und Bewegung des Strahls zur Verfügung stehen.

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Überlegungen zum Material

Das Verfahren basiert auf den gleichen grundlegenden Anforderungen an die Materialkompatibilität wie andere Kunststoffschweißtechniken, verzeiht aber oft mehr Unterschiede in der Kunststoffzusammensetzung und der Schmelztemperatur als die meisten anderen Kunststoffschweißverfahren. Nahezu alle Thermoplaste können mit einer geeigneten Laserquelle und einem geeigneten Verbindungsdesign geschweißt werden.

Verschiedene Techniken

Beim Laserdurchstrahlschweißen (Through Transmission Laser Welding – TTLW) werden die Teile vormontiert und gespannt, um einen optimalen Kontakt zwischen den Fügeflächen herzustellen. Der Laserstrahl wird durch das obere „transparente“ Teil an die Schweißstelle der Teile geleitet und wird vom unteren absorbierenden Teil absorbiert, das die IR-Energie in Wärme umwandelt. Die Wärme wird vom unteren absorbierenden Teil zum oberen Teil geleitet, wodurch sich die Schmelze durch die Berührungsfläche ausbreiten und eine Verbindung bilden kann. Eine präzise Positionierung und Spannung der Baugruppe ist unerlässlich, da ein optimaler Kontakt für die Wärmeübertragung zwischen den Teilen erforderlich ist. Ruß und speziell entwickelte Absorber werden dem Kunststoff beigemischt oder auf die Oberfläche aufgetragen, um die Absorption der IR-Strahlung im unteren Teil der Baugruppe zu ermöglichen. Die TTLW-Schweißtechnik ist vom Vorhandensein eines Absorptionsmittels im unteren Bauteil abhängig, was die Anwendbarkeit des Prozesses bei der Herstellung von medizinischen Geräten, Elektronik und einigen Konsumgütern einschränkt, wenn eine „transparent-zu-transparent“- oder eine „transparent-zu-farbig“-Fügung erforderlich ist. Ingenieure haben dieses Hindernis erfolgreich überwunden, indem sie einen kürzlich entwickelten 2-Mikrometer-Laser integriert haben, der von transparenten Polymeren leicht absorbiert wird und ein hochkontrolliertes Schmelzen durch die Wandung von optisch transparenten Teilen ermöglicht. Dies verbessert und vereinfacht das Laserschweißen von transparenten Polymeren für die Medizintechnik erheblich.

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Vorteile

Eigenschaften der Verbindung

Fügeprozess

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