Laserschweißen von Kunststoffen
Das Laserschweißen von Kunststoffen mit Diodenlaser ergänzt die traditionellen Schweißverfahren wie Ultraschall-, Vibrations- oder Heizelementschweißen.
Zu den Beispielen
Das Laserschweißen von Kunststoffen mit Diodenlaser ergänzt die traditionellen Schweißverfahren wie Ultraschall-, Vibrations- oder Heizelementschweißen.
Zu den BeispielenBeim Laserdurchstrahlschweißen wird stets ein lasertransparentes mit einem laserabsorbierenden Bauteil zusammengefügt. Im Vorfeld des Schweißens werden die Fügepartner zunächst positioniert und aufeinandergepresst. Beim eigentlichen Fügeprozess durchdringt der Laserstrahl dann das transparente Bauteil, ohne es nennenswert zu erwärmen. Erst das absorbierende Bauteil nimmt die Laserenergie auf, sodass es an der Oberfläche erhitzt wird. Diese Energie überträgt sich via Wärmeleitung auf die Oberfläche des transparenten Bauteils. Die absorbierte Energie plastifiziert den Kunststoff und führt durch Druck und Wärmeleitung zu einer Verbindung der Komponenten. Es kommt durch den bestehenden Fügedruck zur stoffschlüssigen Verbindung beider Teile. Die Festigkeit der daraus resultierenden Schweißung liegt typisch im Bereich der Grundmaterialfestigkeit.
Im Vergleich zu den konventionellen Festkörperlasern ist der Diodenlaser durch sein Wellenlängenspektrum und das Top-Hat-Strahlprofil ohne Intensitätsspitze im Vorteil. So werden lokale Temperaturspitzen vermieden, die die Fügepartner beschädigen könnten. Durch den lokalen Energieeintrag mittels Diodenlaser erwärmt sich der Kunststoff in der Fügezone sehr schnell und materialschonend, resultierend in einer homogenen Schmelze ohne Fusselbildung durch Trockenreibung. Setzweg- oder Temperaturmesssysteme können den Schweißverlauf aufzeichnen und übergeben das Ergebnis einer übergeordneten Steuerung. Funktionale Änderungen am Bauteil oder neue Designideen in der Schweißkontur lassen sich flexibel programmieren. Der Laser schützt insbesondere innenliegende vibrationsempfindliche Bauteile oder komplexe Elektroniken vor Beschädigungen durch den berührungslosen Wärmeeintrag. Die gleichmäßige Energieverteilung im Laserfokus schmelzt den Schweißsteg ohne Überhitzung des Materials auf und verhindert Porenbildung. Herausragend beim Laser ist, dass sich die Gestaltungsfreiheit bei der Entwicklung neuer Bauteil- und Gehäusekomponenten deutlich erweitert. Die Lasertechnologie ermöglicht es, Kunststoffgehäuse mit innenliegenden elektronischen Bauteilen, die durch konventionelle Verfahren, wie Vibrationsschweißen oder Ultraschallschweißen, häufig geschädigt oder verschmutzt werden, bei geringer thermischer und mechanischer Belastung berührungslos zu verschweißen.
Diodenlaser geringer und mittlerer Laserleistung eignen sich hervorragend für eine qualitativ hochwertige und dauerhafte Verbindung von thermoplastischen Polymeren nach dem Durchstrahlschweißverfahren. Modular lassen sich verschiedene Spezialoptiken und Zusatzkomponenten wie Pyrometer zum temperaturgeregelten Konturschweißen oder CMOS Kamera zur Prozessvisualisierung adaptieren. Zum Quasi-Simultanschweißen führen Scansysteme mit hochdynamischen Ablenkspiegeln den Laserfokus auf jede beliebige 2D-Kontur.
In der dynamischen Landschaft der Batterietechnologie ist das Erreichen einer robusten hermetischen Versiegelung für Pouch-Zellen von entscheidender Bedeutung, um die Langlebigkeit und Leistung jeder Batterie zu gewährleisten. Die Laserverschmelzung von mehrlagigem Abdeckungsmaterial aus thermoplastischen Polymeren und Aluminium hat sich als bedeutende Verbesserung erwiesen, die das Eindringen von Feuchtigkeit in die Batteriezellen wirksam verhindert und deren Lebensdauer verlängert.
Traditionell hat sich die Industrie beim thermoplastischen Schmelzen von Pouch-Batterieabdeckfolien auf konventionelle Methoden wie Heißbarren oder Ultraschallschweißen verlassen. Diesen direkten Kontaktverfahren mangelt es jedoch an Präzision, wenn es um große Pouch-Zellen geht, da große Kontaktleistengeometrien zunehmend eine Herausforderung für die erforderliche Präzision bei der Anpressdruckerzeugung darstellen. Laserline ermöglicht eine innovative Remote-Laserschweißtechnologie vor, die die Produktion von Pouch-Batteriezellen weiter skalieren lässt.
Der Einsatz von Lasertechnologie ermöglicht eine direkte Wärmeerzeugung innerhalb der Mehrschichtfolie. Dieser Fortschritt führt zu einer erheblichen Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit, die herkömmliche Methoden übertrifft. Anders als bei Heißbarren gibt es beim Lasersiegeln keine Beschränkungen in der Siegellänge und die Breite kann flexibel angepasst werden, was eine beispiellose Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Batterieanforderungen ermöglicht.
OTX Ultra Wide Spot Lösung
Mit dieser Optik wird eine lange Linie erzeugt, die in besonderer Weise zur Laserversieglung von Pouch-Zellen geeignet ist.
Genauere Informationen zur OTX Optik erhalten Sie im Datenblatt:
Leichtbau Automobil-Heckklappen aus Kunststoff werden im Durchstrahlschweißen mit Diodenlasern von Laserline gefertigt. Die Besonderheit: Die Schweißnähte beim Laserschweißen von Kunststoff sind unsichtbar und Nachbearbeitungen im inneren Sichtbereich entfallen.
Welche Lasersysteme eignen sich besonders zum Kunststoffschweißen? Hier finden Sie eine Auswahl.
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