Laser schweißen Kunststoffe sauber und sicher

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Welche Laser-Schweißverfahren stehen zur Wahl?

Übliche Varianten des Laser-Kunststoffschweißens sind das Radial-, Kontur- und Quasisimultanschweißen. Beim Konturschweißen überfährt der Laserstrahl einmal die Schweißnaht und hinterlässt eine feste Verbindung. Das Verfahren ist zum Beispiel bei großen Bauteilen üblich, denn hier können dreidimensionale Verläufe und beliebig große Bauteile bearbeitet werden, sofern der Laser oder das Bauteil entsprechend bewegt werden.

Eine Art des Konturschweißens ist das Radialschweißen; hier werden rotationssymmetrische Schweißnähte in einem Durchgang auf dem Bauteil angelegt. Dabei wird entweder das Bauteil rotiert oder der Laserstrahl rund um das Objekt geleitet. Eingesetzt wird das Radialschweißen beispielsweise bei Ballonkathetern, denn hier ist eine besonders sichere, feste und hygienische Schweißung Voraussetzung (Bild 3).

Ein sehr innovatives Verfahren ist das Quasisimultanschweißen. Dabei wird der Laserstrahl durch ein Spiegelsystem in der Optik – einen sogenannten Scanner – blitzschnell an beliebige Punkte innerhalb des Scanfelds bewegt. Dann fährt der Laserstrahl den Schweißweg mehrfach ab, bis die komplette Schweißnaht geschmolzen ist. Die Schweißung geschieht quasi simultan über die gesamte Schweißnaht, und die Bauteilsetzung erfolgt homogen.

Lückenlose Prüfverfahren sind unabdingbar

Für die Medizintechnik sind die gut entwickelten Verfahren zur Prozessüberwachung ein weiterer wichtiger Aspekt. Dabei werden Prozessparameter erfasst, durch Sensordaten ergänzt und mit Rahmenparametern verglichen. Beim Laser-Durchstrahlschweißen setzt LPKF je nach Produkt gleich mehrere Verfahren ein, um sichere Aussagen zum Schweißergebnis treffen zu können. Bereits im Vorfeld kann eine Kontrolle der Materialeigenschaften stattfinden. Die LPKF-Lasersysteme lassen sich mit Transmissionsmessgeräten ausstatten, die Materialeigenschaften vor dem Schweißvorgang ermitteln. Damit lassen sich Veränderungen an zugelieferten Rohteilen frühzeitig erkennen und Schweißparamter entsprechend anpassen.

Beim Quasisimultanschweißen bietet sich die Fügewegüberwachung an. Ein Sensor überträgt den Setzweg in ein Zeit-/Wege-Diagramm. Die Fügewegüberwachung erlaubt sichere Aussagen über das Schweißergebnis. Beim Schweißen auf Anschlag endet der Schweißprozess automatisch nach Erreichen eines bestimmten Setzwegs – damit lassen sich Material- und Fertigungstoleranzen in beschränktem Umfang ausgleichen.

Ein weiteres Verfahren misst die Temperatur in der Schweißnaht. Die Pyrometerkontrolle zeichnet Temperaturwerte im Schweißverlauf auf und vergleicht sie mit einer oberen und unteren Grenze. Bei Lücken in der Schweißnaht, z.B. durch Beschädigung eines der Fügepartner, entstehen klar erkennbare Abweichungen. Neben der Pyrometerkontrolle kommt auch eine optische Inspektion zum Einsatz. Die Verbrennungsdetektion ist auf der Suche nach Verbrennungen, die z.B. bei verschmutzten Oberflächen entstehen.

Patentiert: Die Reflektionsdiagnostik

Die Reflektionsdiagnostik ist von LPKF patentiert und nutzt die Tatsache, dass Lichtstrahlen an Grenzflächen teilweise reflektiert werden. Durch das Schweißen entfällt eine Grenzfläche, und der reflektierte Lichtanteil nimmt ab – ein eindeutiges Zeichen dafür, dass an dieser Stelle keine Schweißung erfolgt ist.

Durch ein durchgehendes Tracking & Tracing lassen sich die Schweißergebnisse gemeinsam mit dem Parametern und Textwerten einzelnen Bauteilen zuordnen. Das schafft schon im Prozess die Sicherheit, die in der Medizintechnik als unverzichtbar angesehen wird.

Kontakt:

LPKF Laser & Electronics AG

Frank Brunnecker

Vice President Laser Welding

D-91056 Erlangen

www.lpkf.de

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