Laserschweissen

Funktionsprinzip beim Laserschweissen von Kunststoffen

Beim Laserschweissen wird ein Laserstrahl auf den Fügebereich gerichtet. In der Kunststoffverarbeitung wird häufig mit einer Bauteilkombination gearbeitet, bei der der Strahl durch ein oberes Teil hindurchtritt und im unteren Teil oder direkt an der Grenzfläche absorbiert wird. Dadurch schmilzt das Material lokal auf, und unter Anpressdruck entsteht nach dem Abkühlen die Verbindung. Entscheidend sind die optischen Eigenschaften der Werkstoffe, die Passgenauigkeit der Fügepartner und eine gleichmässige Energieeinbringung entlang der Naht.

Typische Anwendungen und Bauteilanforderungen

Das Verfahren eignet sich für Bauteile mit definierten Fügekonturen, bei denen die Schweisszone gezielt und möglichst ohne Beeinflussung der Umgebung erwärmt werden soll. Typische Anwendungsfelder sind dichte Gehäuse, technische Kunststoffkomponenten, mediennahe Bauteile oder Sichtteile mit hohen Anforderungen an die Nahtführung. Voraussetzung sind abgestimmte Werkstoffpaarungen, eine für den Laser zugängliche Fügezone und eine Bauteilgeometrie, die einen konstanten Kontakt im Schweissbereich zulässt.

Prozessvarianten und Einflussfaktoren

Laserschweissen kann je nach Bauteil und Nahtverlauf unterschiedlich umgesetzt werden, etwa als konturgeführtes, simultanes oder quasi-simultanes Verfahren. Die Wahl hängt von Nahtlänge, Taktzeit, Bauteilform und geforderter Prozesskontrolle ab. Wesentliche Einflussfaktoren sind Laserleistung, Vorschub oder Bestrahlungsdauer, Fügedruck, Nahtgestaltung sowie die Absorptions- und Transmissionseigenschaften der verwendeten Kunststoffe. Auch Additive, Farben und Oberflächen können das Prozessfenster verändern.

Abgrenzung zu anderen Kunststoff-Schweissverfahren

Innerhalb der Untergruppe Schweissen unterscheidet sich Laserschweissen vor allem durch die berührungsarme und lokal begrenzte Energieeinbringung. Im Gegensatz zu Heissluftschweissen, Extruderschweissen oder Heizelementschweissen wird die Wärme nicht primär über ein von aussen erwärmtes Werkzeug oder Medium in die Fügezone gebracht. Gegenüber Ultraschallschweissen, Vibrationsschweissen oder Reibschweissen erfolgt die Erwärmung nicht durch mechanische Relativbewegung. Das Verfahren ist daher besonders für präzise Nahtverläufe und empfindliche Funktionsbereiche interessant, setzt aber eine geeignete optische und konstruktive Auslegung der Bauteile voraus.