Laserstrahlschweißen von Kunststoffen mit bauteilangepassten quasi-stationären Temperaturfeldern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Heinz Haferkamp (†); Professor Dr.-Ing. Michael Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 174158973

Im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1139 konnte in zwei verschiedenen Forschungsprojekten gezeigt werden, dass sich die Prozessgrenzen beim Laserstrahlschweißen von Kunststoffen durch geeignete Strahlformung erweitern lassen. So konnten durch den Einsatz einer an die Fügegeometrie angepassten linienförmigen Intensitätsverteilung deutlich verbesserte Spaltüberbrückbarkeiten und verminderte Spannungsrissanfälligkeiten beim Schweißen nachgewiesen werden (Projekt blz), sowie durch geeignete Anordnung zweier Laserspots signifikant höhere Schweißgeschwindigkeiten erreicht werden (Projekt LZH). Aufbauend auf diesen Ergebnissen wird in diesem Transferprojekt eine Prototypenanlage realisiert, welche eine schnelle, hochflexible Strahlablenkung ermöglicht, um für das Kunststoffschweißen optimierte Temperaturfelder in die Fügezone einzubeschreiben sowie entlang der Schweißkontur zu führen und damit die praktische Umsetzung der beiden untersuchten Strahlformungen mit einer Anlage zu ermöglichen. An drei typischen Kunststoffbauteilen aus dem industriellen Serieneinsatz wird das System angewendet, um die Übertragbarkeit der bereits gewonnenen grundlegenden Forschungsergebnisse in die Praxis zu prüfen und daraus wichtige Anregungen für weitere Forschungs- und Engineeringaktivitäten zu gewinnen. Als Industriepartner in diesem Projekt fungiert die Firma LPKF Laser & Electronics AG und die Fa. Volkswagen AG, welche maßgeblichen Anteil am Aufbau der Prototypenanlage leistet bzw. drei typische Serienbauteile zur Verfügung stellt, an denen das Potential des Schweißsystems beim Fügen komplexer Kunststoffbauteile ermittelt wird. Darüber hinaus wird die Qualität der mittels des neu entwickelten Verfahrens erzeugten Schweißverbindungen entsprechend existierender Industriestandards bewertet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Beteiligte Institution: LPKF Laser & Electronics AG; Geschäftsbereich Kunststoffschweißen; Volkswagen AG
• Beteiligte Personen: Dr.-Ing. Thomas Frick; Dr.-Ing. Dirk Herzog