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Laserdurchstrahlschweißen von Kunststoffen

1980
Laser transmission welding process of thermoplastic components in polymer technology.

Laser transmission welding joins two overlapping thermoplastisch parts by passing a laser beam through a laser-transmissive upper part to a laser-absorbent lower part. The absorbed laser energy heats and melts the interface. Clamping pressure fuses the molten layers, and upon cooling, a strong, clean weld is formed. This method is precise, non-contact, and creates minimal thermal stress or particulate contamination.

This technique relies on the different optical properties of the two Kunststoffe being joined. The upper layer must be transparent or translucent to the specific laser wavelength (e.g., near-infrared from a diode or Nd:YAG laser), while the lower layer must contain an absorbent additive, often carbon black or specialized dyes, to convert light energy into heat. The process is highly controllable, allowing for precise weld paths defined by the laser’s movement via Robotik or scanner optics. The clamping force is critical to ensure good thermal contact and to forge the weld as the interface melts. This method produces aesthetically pleasing welds with no flash or particulate generation, making it ideal for medical and electronic applications where cleanliness is paramount.

Es gibt verschiedene Varianten, wie Konturschweißen (Pfadverfolgung), Quasi-Simultanschweißen (mehrmaliges schnelles Scannen des Pfads) und Simultanschweißen (mit mehreren Strahlen oder Masken), die einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit, Flexibilität und Gerätekosten bieten. Der Erfolg der Schweißung hängt von der Materialverträglichkeit, der Konzentration des absorbierenden Zusatzstoffs, der Laserleistung, der Schweißgeschwindigkeit und dem Klemmdruck ab.

UNESCO Nomenclature: 3322
– Polymer Technology

Typ

Physikalischer Prozess

Unterbrechung

Wesentlich

Verwendung

Weit verbreitete Verwendung

Vorläufersubstanzen

  • Erfindung des Lasers durch Theodore Maiman im Jahr 1960
  • Verständnis der optischen Eigenschaften von Polymeren (Transmission, Absorption, Streuung)
  • Entwicklung industrieller Dioden- und Nd:YAG-Laser
  • advances in computer numerical control (CNC) for precise motion control

Anwendungen

  • medical devices (Mikrofluidik chips, catheters)
  • Automobilsensoren und Elektronikgehäuse
  • Unterhaltungselektronik (Abdichten von Gerätegehäusen)
  • hermetische Versiegelung von Verpackungen
  • Fügen von empfindlichen oder komplex geformten Bauteilen

Patente:

NA

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