Introduzione al processo e ai vantaggi della saldatura laser di materie plastiche
L'uso di varie materie plastiche nella produzione è cresciuto enormemente negli ultimi 15 anni circa. Il risparmio di peso, i requisiti ottici e la flessibilità, per citare alcuni motivi, hanno spinto al limite i materiali tradizionali e spesso hanno reso la plastica l'unica scelta logica per soddisfare i requisiti di progettazione.
In qualità di progettisti o ingegneri, potreste trovarvi a decidere quale sia il metodo di giunzione più adatto per il vostro prossimo widget in plastica e imbattervi in questa rivoluzionaria e apparentemente "nuova" tecnologia chiamata saldatura laser dei polimeri (detta anche saldatura laser della plastica). Come funziona? Quali sono i vantaggi? Funzionerà per la mia applicazione?
Che cos'è?
La saldatura laser dei polimeri può essere definita come: "Un metodo per unire due materiali plastici mediante la trasmissione e l'assorbimento successivi di energia laser".
Sebbene la Saldatura Laser dei Polimeri non sia una tecnologia nuova, non è ancora così conosciuta o ampiamente adottata come le soluzioni di giunzione tradizionali per i componenti in plastica, come l'incollaggio, gli elementi di fissaggio, gli incastri e la saldatura a ultrasuoni. È interessante notare che l'industria automobilistica tedesca è stata una delle prime ad adottare questa tecnologia circa 19 anni fa. Nonostante si trattasse (e si tratti tuttora) di una tecnologia rivoluzionaria, ci sono voluti molti anni perché altri settori la adottassero. Sono convinto che, nel mercato attuale, i produttori di dispositivi medici e le aziende di elettronica di consumo abbiano i maggiori vantaggi dall'implementazione della saldatura polimerica laser.
Come funziona?
Quando due materiali plastici vengono fissati saldamente l'uno all'altro, un raggio laser nella gamma dei 1000 nm penetra nello strato superiore e viene assorbito dallo strato inferiore, che a sua volta viene riscaldato dall'energia laser e trasferisce questo calore allo strato superiore, facendo sì che entrambi i materiali plastici si sciolgano e si mescolino per formare un legame che è virtualmente forte come il materiale di base.
I principali vantaggi della saldatura laser di plastica o polimeri (tra gli altri, naturalmente):
- Controllo preciso dell'area di saldatura
- Saldature esteticamente gradevoli - visivamente OK su superfici di "classe A".
- Capacità di mantenere tolleranze più strette nel processo di giunzione
- Nessun danno ai materiali circostanti o all'elettronica sensibile
- Un metodo di incollaggio perfettamente igienico - nessun particolato generato
- Possibilità di miniaturizzare i progetti
- Giunzione di forme 3D e complesse
- Eliminazione di caratteristiche costose e ingombranti dei pezzi
- Eliminazione dei materiali di consumo - elementi di fissaggio, colla, ecc.
- Miglioramento drastico della qualità
- Resistenza dell'incollaggio praticamente pari a quella del materiale di base
- Riduzione del costo totale di proprietà - pensare in modo olistico
La saldatura laser dei polimeri riprende da dove altre tecnologie di giunzione hanno lasciato...
Funzionerà per la mia applicazione?
Poiché i vantaggi della saldatura plastica al laser sono così interessanti, molto spesso gli ingegneri chiedono se la saldatura polimerica al laser possa sostituire la loro attuale soluzione di giunzione su un prodotto già in produzione di massa. In questi casi, consiglio loro che se l'attuale soluzione di giunzione funziona e non ci sono problemi prevalenti come ricadute di qualità eccessiva o irregolarità estetiche, la saldatura laser dei polimeri potrebbe non essere l'approccio migliore a causa dei costi relativamente elevati per implementarla a questo punto del gioco.
Si consiglia vivamente a progettisti e ingegneri di rivolgersi a un esperto molto prima di congelare un progetto, in modo da ricevere una guida adeguata per progettare un giunto saldabile al laser ed eliminare il potenziale di errori costosi.
Per coloro che stanno studiando la saldatura laser dei polimeri da implementare in un nuovo prodotto che non è stato ancora progettato, sarebbe utile considerare i punti seguenti:
- I volumi dei pezzi devono essere in genere superiori a 150.000 all'anno, oppure si deve trattare di pezzi di valore molto elevato.
- Luogo finale di produzione del prodotto
- Concetto di linea di produzione: automatizzata o con operatore
- Esiste un supporto locale o regionale per lo sviluppo, le applicazioni e la produzione di massa?
- Adozione di un modello di costo totale di proprietà per l'implementazione
Vorrei concludere questo articolo con quanto segue:
Se è necessario eliminare i problemi di qualità e miniaturizzare i progetti, evitando al contempo di danneggiare l'elettronica sensibile... allora la saldatura laser dei polimeri è la scelta giusta per il vostro progetto!
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