Mit einer neuen Technikumsanlage zur Laser-Durchstrahlschweißen will der Werkstoffhersteller neue Materialien entwickeln und einen seriennahen Anwendersupport bieten.
In modernen Automobilen gibt es immer mehr Fahrerassistenz-Systeme. Dieser Trend lässt den Bedarf an Kunststoffgehäusen für elektronische Bauteile und Komponenten wie etwa Sensoren, Antennen oder Steuergeräte stark wachsen. Als Fügeverfahren bei der Produktion der Gehäuse etabliert sich das Laserdurchstrahlschweißen. Lanxess, Köln, erweitert deshalb sein Technikum in Dormagen um eine Laserschweißanlage mit umfangreicher Ausstattung und modernster Technologie von PolyMerge, Geretsried. „Wir wollen mit der flexibel einsetzbaren Maschine neue Materialien für das Laserschweißen entwickeln und schneller serientauglich machen. Ebenso können wir das Produktionsumfeld unserer Kunden nachstellen und dadurch schneller und gezielter bei Problemen helfen“, erklärt Frank Krause, Experte für Kunststoff-Fügeverfahren im Geschäftsbereich High Performance Materials von Lanxess.
Die Anlage zum Laserdurchstrahlschweißen erweitert jetzt das Kunststoff-Technikum in Dormagen. (Foto: PolyMerge)
Schonendes Fertigungsverfahren für Elektronikbauteile
Beim Laserdurchstrahlschweißen wird ein Laserstrahl durch eine lasertransparente Bauteilkomponente geschickt, der dann von einer darunterliegenden zweiten, oft schwarz pigmentierten Bauteilkomponente absorbiert wird. Die Energie des Strahls bringt die Oberfläche der zweiten Komponente gezielt zum Schmelzen. Durch die dabei entstehende Wärme plastifiziert auch die Oberfläche der ersten Komponente. Die Schmelzen beider Fügepartner vermischen sich unter Druck, und es entsteht eine stoffschlüssige Schweißnaht. Meist wird mit dem Verfahren ein Deckel auf ein Gehäuse geschweißt. Es hat gegenüber gängigen Fügetechniken wie dem Vibrations- oder Ultraschallschweißen den Vorteil, dass es die elektronischen Komponenten im Gehäuse thermisch oder mechanisch kaum belastet. „Zudem ermöglicht es die wirtschaftliche und schonende Großserienfertigung sehr kleiner Komponenten mit komplexer Geometrie und wird daher dem Trend zu miniaturisierten elektrischen und elektronischen Funktionen gerecht“, so Krause. Die neue Anlage arbeitet mit einem Ytterbium-Faserlaser in einem Wellenlängenbereich von 1.080 Nanometern bei einer Leistung von 300 W.
Unterstützung rund um das Kunststoffschweißen
Lanxess hat bereits Probekörper entwickelt, mit denen sich typische Randbedingungen beim Laserdurchstrahlschweißen von kleinen und großen Elektronikgehäusen abbilden lassen – so etwa bei der Festlegung der Nahtgeometrie und der Durchstrahldicke der transluzenten Komponente. „Mit diesen Probekörpern können wir Kunden bei vielen Fragestellungen direkt helfen. Wir unterstützen sie aber auch mit anderen Leistungen, die für das Laserschweißen relevant sind – wie zum Beispiel mit einer simulativen Verzugsoptimierung, die den Fügeprozess stabiler und sicherer macht“, erläutert Krause.
Darüber hinaus ist das Kunststoff-Technikum in Dormagen auch mit Maschinen zum Ultraschall-, Infrarot- und Vibrationsschweißen ausgestattet. Alle Serviceleistungen sind unter der Marke HiAnt gebündelt und erstrecken sich über die komplette Bauteilentwicklung vom Design, über die Bauteilauslegung bis hin zu Fertigteilprüfungen nach Kundennorm – wie beispielsweise Medienalterungs- und diverse mechanische Tests.
