Basic research on enhancing the process of laser beam welding of plastics

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Michael Schmidt
• Subject Area: Production Automation and Assembly Technology
• Term: from 2002 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5374980

In dem geplanten Forschungsvorhaben sollen für das Laserstrahlschweißen von Kunststoffen in der Durchstrahlungstechnik die grundlegenden Wechselwirkungsmechanismen erforscht werden, um daraus im Anschluss eine optimierte Bearbeitungsstrategie abzuleiten. Von entscheidender Bedeutung ist hierbei die Absorption, sowohl im nahezu transparenten als auch im absorbierenden Fügepartner. Sie beeinflusst den Ort der Wärmeentstehung und die Geometrie des resultierenden Schmelzbades in der Fügezone. Die quantitative Beschreibung der einzelnen, für die Fügeverbindung relevanten Prozessstadien soll sowohl experimentell als auch über numerische Simulation erfolgen. Die notwendigen Voraussetzungen sind hierbei die exakte Bestimmung und Modellierung von Volumenänderung, Aufschmelz, Benetzungs- und Durchmischungsverhalten der Fügepartner. Durch das gewonnene, grundlegende Prozessverständnis sind die Prozessgrenzen - beispielsweise Spaltüberbrückbarkeit und die maximal erreichbare Vorschubgeschwindigkeit - zu bestimmen und durch gezielte Anpassung der Prozessparameter zu erweitern. Dazu werden insbesondere auch Leistungsdichteverteilungen variiert, um den Zusammenhang zwischen zeitlicher und räumlicher Energiestromdichte und dem Bindungsmechanismus zu verstehen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1139: Extension of the Process Limits in Materials Processing with Laser Radiation
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Manfred Geiger