Zirkularreibschweißen

 

Das hermetisch dichte Hausen von elektronischen Schaltungsträgern stellt eine besondere Herausforderung dar. Der Grund ist die hohe Anzahl unterschiedlicher Anforderungen. So dürfen elektronische Komponenten durch den Schweißprozess nicht in Mitleidenschaft gezogen werden, gleichzeitig sollte die Zykluszeit gering sein und eine Partikelbildung möglichst verhindert werden. Die Erfüllung all dieser Anforderungen erfolgt in vielen Fällen durch den Einsatz des Laserdurchstrahlschweißens.

Mit dem Zirkularreibschweißen bietet die Firma PolyMerge nun eine kostengünstige Alternative ohne die Notwendigkeit spezieller Pigmentierung an. Bei diesem Verfahren wird, anders als beim Ultraschallschweißen, die Schmelzenergie durch Reibung zwischen den Fügepartnern erzeugt. Nichts Neues könnte man denken -richtig- das Prinzip ist ja bereits vom Vibrationsschweißen bekannt. Aber anders als bei dieser Technologie eignet sich das Zirkularreibschweißen für Bauteile in den Dimensionen bis ca. 100 x 100mm² sowie für nicht symmetrische Bauteile. Die erzeugte Schwingung ist eine harmonische kreisförmige Bewegung ähnlich der eines Exenterschleifers. Der Vorteil hierbei sind die deutlich geringeren Beschleunigungsbelastungen. Das Werkzeug und damit der obere Fügepartner führen eine kontinuierliche Bewegung aus, ohne regelmäßig in entgegengesetzte Richtungen beschleunigt zu werden. Hierdurch entsteht eine umlaufend identisch aussehende Schweißnaht. Es können im Oberwerkzeug Sensorik und Aktorik realisiert und auch Bauteile bearbeitet werden, die einen Hinterschnitt im Schweißbereich aufweisen.

Der von PolyMerge zum Patent angemeldete Ansatz bietet sehr schnelle An- und Abschwingzeiten. Eine Partikelbildung ist zwar noch vorhanden, aber deutlich geringer ausgeprägt als bei anderen Aufbauten. Da dieses Verfahren unabhängig vom Dämpfungsverhalten des Kunststoffes funktioniert sind auch Materialien, wie Polyamid mit und ohne glasfaserverstärkt, problemlos verarbeitbar.

Zwischen den Welten…Das Zirkularreibschweißen bietet sich als sinnvolles Schweißverfahren überall da an, wo das Ultraschallschweißen aufgrund der hochfrequenten Anregung nicht zum Einsatz gebracht werden kann und das Laserschweißen aber aufgrund wirtschaftlicher- oder aus Zugänglichkeitsgründen nicht sinnvoll einsetzbar ist. Durch die vergleichsweisen hohen Frequenzen von bis zu ~300 Hz sowie durch den bidirektionalen Bewegungsablauf entstehen sehr fein ausgeprägte Schweißnähte bei kurzen Schweißzeiten von üblicherweise ~2s. Somit ist das Zirkularreibschweißen dann optimal, wenn Qualität und Wirtschaftlichkeit in Einklang gebracht werden sollen.