Schweiß­verfahren

Das Zirkularreibschweißen bietet sich für Bauteile in den Dimensionen bis ca. 100 x 100mm² sowie für nicht symmetrische Bauteile an. 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.

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.

Das Infrarotschweißen ermöglicht mit kontaktloser Wärmeübertragung die Bearbeitung von Werkstoffen, die sonst zum Anhaften neigen. Anders als andere Anbieter, greifen wir bei der Herstellung unserer Emitter auf ein neuartiges 3D Druckverfahren für keramische Werkstoffe zu. Hierdurch können wir Ihnen die Infrarotschweißtechnologie für beliebige und komplexe Geometrien anbieten. Die Einsatzfelder umfassen dabei Anwendungen im Automotive-Bereich des Interieurs, des Exterieurs sowie des Antriebsstranges. Darüber hinaus bietet der Einsatz unserer spezial-Keramik, im Gegensatz zu konventionellen Metallfolien, eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit sowie Standzeit.

Das Material hält sehr hohen Temperaturen stand, ohne am Luftsauerstoff zu oxidieren und erreicht so enorme Standzeiten. Die Betriebstemperatur liegt deutlich oberhalb der üblichen 800°C und sorgt für eine deutliche Leistungssteigerung gegenüber der einem Metallfolienemitter. In der Theorie bedeutet eine Verdoppelung der Temperatur immerhin die 16-fache optische Leistungsabgabe. Diese Leistungsreserve kann eingesetzt werden, um die Zykluszeit zu verringern. Sie ermöglicht aber auch einen Aufheizprozess bei deutlich vergrößerten Abständen zwischen Bauteiloberfläche und Emitter, was bei der Bearbeitung toleranzbehafteter Bauteile ein Vorteil ist.

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.

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.

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.

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.