PolyMerge - Kunststoff Formeln Tafel, Hexagon, Sechseck

Schweiß­verfahren

Heizelementschweissen

Das Heizelementschweißen stellt eines des ältesten Schweißverfahren für Kunststoffe dar und bietet nach wie vor eine Vielzahl von Vorteilen. Das Heizelementschweißen stellt ein zweistufiges Verfahren dar, d.h. zwischen die Bauteilhalbschalen wird ein Heizelement gebracht. Die Bauteile werden in Kontakt zum Heizelement gebracht und ruhen dort möglichst kraftlos. Während der Verweildauer gleicht sich durch Aufschmelzvorgänge die Kunststoffgeometrie dem Heizelement an und es entsteht durch Wärmeleitung eine gewisse Schmelzeschicht. Nachdem eine ausreichend starke Schmelze entstanden ist, muss es schnell gehen – in der so genannten Umstellphase werden die Halbschalen vom Heizelement abgehoben. Das Heizelement fährt zurück und die Bauteile werden in Kontakt gebracht. Während dieser Phase kühlt das Material ab, daher hat die Umstellzeit einen überproportionalen Einfluss auf den Gesamtzyklus und auf die Schweißnahtqualität.

Das Heizelementschweißen bietet sich dort an, wo die Bauteile einer verhältnismäßig hohen Toleranz unterliegen. Mittels dieses Verfahrens können auch großformatige Bauteile wie z.B. zweischalige Kraftstofftanks oder Kunststoffpaletten bearbeitet werden.

Ultraschallschweissen

Beim Ultraschallschweißen wird eine hochfrequente mechanische Bewegung (zw. 15 und 40kHz) auf das Bauteil ausgeübt. Das Verfahren beruht auf Wärmeentwicklung im Inneren des Kunststoffbauteils. Diese entsteht durch elastische Verformung des Bauteils im Bereich der Schweißnaht, dem so genannten Energierichtungsgeber. Das Ultraschallschweißen ist ein einstufiges Verfahren und zeichnet sich durch extrem kurze Zykluszeiten aus. Das Verfahren bietet sich vor allem für kleinformatige und zweidimensionale Bauteile an.

Neben dem klassischen Ultraschallschweißen, findet die Technologie auch Anwendung beim Ultraschallnieten. Hier wird ein Kunststoffdom durch Ultraschall plastifiziert und umgeformt. Durch Formschluss können mittels dieser Technologie auch nicht-schweißbare Materialien verbunden werden. Ein weiterer Einsatzzweck ist das Ultraschallstanzen. Dieses kommt z.B. bei der Bearbeitung von Stoßfängern zum Einsatz.

Rotationsreibschweissen

Beim Rotationsreibschweißen wird die Schmelzwärme durch Reibung eingebracht erzeugt. Die Halbschalen werden mit einer definierten Kraft in Kontakt gebracht und in Drehung versetzt. An der Kontaktfläche entsteht Wärme; der Thermoplast schmilzt auf. Nach Erreichen des angestrebten Setzweges wird die Drehbewegung winkelrichtig gestoppt.

Das Rotationsschweißen ist eine wirtschaftlich attraktive Lösung, wenn rotationssymmetrische Bauteile miteinander gefügt werden sollen.

Thermonieten

Das Nieten von Thermoplasten stellt eine interessante Möglichkeit dar, nicht schweißbare Materialen miteinander zu verbinden. Analog zum Ultraschallnieten wird ein Kunststoffdom umgeformt, um mittels Formschluss eine nicht lösbare Verbindung herzustellen. Im Gegensatz zum Ultraschallverfahren wird beim Thermonieten mit einem Heizstempel gearbeitet, der die Schmelzenergie einbringt. Hierdurch sinkt die mechanische Bauteilbelastung, sodass das Verfahren auch für die Bearbeitung elektronischer Baugruppen eingesetzt werden kann. Diese Methode wird z.B. beim „spielfreien“ Einbau von Leiterplatten eingesetzt.