Kunststoffschweißen als Komplettlösung

Grundlagen des Kunststoffschweißprozesses

Damit die Herstellung und Verschweißung eines Kunststoffbauteils erfolgreich verläuft, müssen von Anfang an mehrere Aspekte berücksichtigt werden. Nur die richtige Kombination der Materialauswahl, dem Design und dem Herstellungsprozess der Fügeteile, bis hin zum Laserschweißen ermöglicht ein fehlerfreies Produkt.

Die Grundlage eines beständigen Kunststoffbauteils ist die Auswahl des richtigen Materials: Für das Durchstrahlschweißen eignen sich fast alle thermoplastischen Kunststoffe und thermoplastischen Elastomere. Dabei gilt: alle Kunststoffe mit gleichen chemischen Eigenschaften können verschweißt werden. Diese Methode hat sich als besonders sicher, flexibel und sauber erwiesen. Dafür werden ein transparenter und ein absorbierender Bauteil zusammengefügt.

Kunststoffschweißen – smart und effizient

Das neue Laserschweißsystem von Panasonic erstellt hochwertige Schweißverbindungen für Kunststoffbauteile. Der Galvanometerscanner erfordert weder eine Roboter- noch eine Achsenbewegung des Laserkopfs in XY-Richtung zur Auslenkung des Laserstrahls. Das Steuerungssystem zur Koordinierung dieser Elemente ist ebenfalls nicht notwendig. In die VL-W1-Serie sind bereits alle notwendigen Komponenten eingebaut. Das All-in-one-System rationalisiert den Ressourceneinsatz für die Installation und die Inbetriebnahme. So wird das Kunststoffschweißen smart und effizient.

Das neue Laserschweißsystem der VL-W1 Serie basiert auf der Technologie des Quasisimultanschweißens. Bei diesem Verfahren werden Kunststoffschichten durch Laserstrahlung und Wärmeentwicklung an den angrenzenden Oberflächen ohne Verwendung von Klebstoffen miteinander verschweißt. Dabei wird der Laserstrahl sehr schnell (quasi simultan) um das zu verschweißende Bauteil gelenkt. Der wesentliche Vorteil ist, dass das Bauteil gleichmäßig gefugt wird und somit kein Verzug im Bauteil auftritt. Zudem ist durch den Einsatz des Lasers eine sehr hohe Flexibilität der Schweißnahtgeometrie gegeben.

Das VL-W1 Laserschweißsystem unterstützt den Prozessschritt durch:

- Einheitliches industrielles System von Panasonic, langjähriger Einsatz
- Klar definierte mechanische und elektrische Schnittstelle
- Software für Scanner und Laser
- Einstellbarer Fokus (0,7 – 2mm)
- Plug – and Play – System
- Präziser Laserstrahl, Qualitätsstufe M2<1,1
- 3D – Geometrien verschweißbar
- Integrierte Leistungskorrektur für Radien
- Weltweites Servicekonzept
- Luftgekühltes System 

Das Integrationsmodul für VL-W1

Auch die sorgfältige Handhabung und Zuführung des Bauteils sind von wesentlicher Bedeutung. Unerlässlich für einen optimalen Verschweißungsprozess ist ein passgenauer Werkstückträger. Dieser gewährleistet die eindeutige Position der Teile und fixiert sie zudem sicher. Ein Laserschweißwerkzeug besteht aus einer unteren Aufnahmeform (negativen Form) und einer Spannmaske, gegen die das Bauteil während des Schweißprozesses gedrückt wird. Während des Laserschweißens wird ein direkter Kontakt mit den verbauten Bauteilen ausgeschlossen, um somit die Qualität und Funktionsfähigkeit der Komponenten zu garantieren. Vor allem Beschädigungen durch Vibrationen oder Kontaminierungen durch den Einschluss von Fasern / Fusseln treten bei diesem Verfahren nicht auf. Durch den Einsatz von Messsensoren können Fehlerquellen ausgeschaltet, Bauteilvariationen erkannt und auch genaue Abmessungen des Werkstücks zu einem frühen Zeitpunkt erfasst werden.
Das Laserlicht durchdringt die transparente Schicht und wird vom unteren Fügepartner absorbiert. Dessen Erwärmung wird an den oberen Partner weitergegeben. Das gemeinsame Schmelzbad verfestigt sich unter dem von außen angelegten Druck zu einer hochwertigen Schweißverbindung.
Diese umfassenden Anforderungen werden durch das Integrationsmodul perfekt realisiert.

Laserschweißprozess von Kunststoffen durch VL-W1 und I-Modul VL-W1:

Der Laserschweißprozess lässt sich dank der Lasersysteme der VL-W1 Serie äußerst flexibel an die zu verschweißenden Bauteile anpassen. Erweitert werden kann dieses System durch das Integrationsmodul, das es den Integratoren und Maschinenbauern vereinfacht, den Laserschweißprozess für Kunststoffbauteile in ihre Produktionsanlagen zu integrieren. Die Arbeiten für Konstruktion und die Unwägbarkeiten bei der Prozessintegration werden durch das Integrationsmodul I-Modul VL-W1 minimiert.

Prozessschritte:
• Spannvorrichtung fährt in Arbeitsstellung und leitet Kraft auf das Bauteil
• Nullpunktsuche (ca. 0,5 – 1 Sekunden)
• Laser wird gestartet und beginnt das Material zu erhitzen
• Weitere Erhitzung und nicht lineare Aufschmelzung beginnt
• Erhitzung und lineare Aufschmelzung
• Laserabschaltung und Abkühlung des Materials; Setzweg (je nach Anwendung ca. 0,25mm)
• Abkühlung abgeschlossen; Fügeweg (ca. 0,3mm)
• Spannsystem fährt in Grundstellung
• Übernahme des Fügewegs und der Schweißzeit in die Qualitätsüberwachung/MES

Highlights:
- Großes Bearbeitungsfeld (200x150mm)
- Verschiedene Spannkräfte (Pneumatikzylinder oder Servoantrieb)
- Spannkräfte von 400 – 3000N
- Wegmesssystem (Auflösung: 0,003mm)
- Optionen: Verkettung für Doppelspannen, Luftstrom, Kamera, Einschub+Codierung für verschiedene Tools
- Laserschutzfenster
- Verschiedene Lösungen für Förderer, Rundtakttisch und Stand – alone – Variante