Von der Spritzgussform bis zum gefügten Kunststoffteil

Ist der Laser bei der Reparatur kleinerer und mittlerer Werkstückgrößen bereits etabliert, so liegt die Herausforderung heute bei großen Werkzeugen in der Kombination aus benötigter Laserpräzision, maximalem Arbeitsraum und minimaler Rüstzeit. Rofin stellt für diese Anwendungen auf der Fakuma das neueste Modell der erfolgreichen StarWeld Tool Open Reihe vor. Auch zum Laserschweißen von Kunststoffen wird es in Friedrichshafen Neues zu sehen geben. Zusammen mit den Partnern BASF und Treffert bietet Rofin nun auch eine Lösung für den schwierigsten Anwendungsfall dieser Technologie: dem Verschweißen von optisch transparenten oder fluoreszierend eingefärbten Kunststoffen, die mit dem Laser bislang prinzipbedingt nur unzulänglich verschweißt werden konnten.

Zunächst aber zu dem Thema, das die Formenbauer in erster Linie interessiert: Mobiles Laserauftragsschweißen direkt an der Form. Der neue StarWeld Tool Open perfektioniert das mobile Laserschweißen. Man repariert vor Ort und nutzt die Vorteile des Laserschweißens als flexibles und ortsunabhängiges Verfahren. Ein zeitaufwändiger Ausbau großer Werkzeuge und Formen entfällt. Der Anwender fährt den mobilen Laser zum Werkstück und nimmt mit dem gewichtskompensierten Gelenkarm einfach und präzise über zwei Achsen die Grundpositionierung am Werkstück vor. Mit einer Auskragung von 1,70 m und einer maximalen Arbeitshöhe von 1,80 m sind die gängigsten Form- und Werkzeuggrößen zu bearbeiten. Die Ausrichtung der motorbetriebenen Arbeitsachsen des Bearbeitungskopfes parallel zur Schweißnaht sorgt für intuitive und dadurch erheblich vereinfachte Bedienung. Während des Schweißvorgangs steuert man das System über Joystick, in der Regel reicht das Verfahren nur einer Achse.
Das Verschweißen transparenter oder fluoreszierend eingefärbter Kunststoffe eröffnet vor allem in der Medizintechnik, in der Elektronik und im Designbereich neuartige und hochwertige Gestaltungsmöglichkeiten. Beim Laserschweißen von Kunststoffen wird die so genannte Überlappungsgeometrie verwendet. Dabei durchstrahlt der Laser das obere Kunststoffwerkstück und wird vom unteren absorbiert. Bei optisch transparenten Kunststoffen übernehmen diese Absorption neuartige Additive. Lumogen IR 765 und Lumogen IR 788 von BASF sind einfach zu verarbeiten, nichtionisch, halogen- sowie schwermetallfrei und toxikologisch unbedenklich.
Beim Kunststoffschweißen unterscheidet man drei Verfahrensvarianten des Laserschweißens.
Beim Konturschweißen wird entweder der Laserstrahl über die Schweißkontur oder das Werkstück unter dem Laser bewegt. Typische Bewegungssysteme sind Roboter, Linearachsen, Drehachsen für Rundteile oder aber auch Scannerspiegel. Die Schweißung
erfolgt lokalisiert, da die
Abkühlgeschwindigkeiten schneller sind als der komplette Bewegungszyklus.
Beim Quasi-Simultan-schweißen wird der Laserstrahl sehr schnell mehrfach über das Werkstück bewegt. Die Bewegungszykluszeiten sind kürzer als die
Abkühlzeit, die komplette Schweißnaht wird quasi
simultan aufgeschmolzen. Auf Grund der hohen
benötigten Bewegungsgeschwindigkeiten kommen als Bewegungssysteme lediglich Scannerspiegel für ebene Bauteile und Dreh-achsen für Rundteile in Frage.
Beim Simultanschweißen wird der Laserstrahl über Spezialoptiken gleichmäßig auf die komplette Schweißstruktur aufgeteilt. Die Schweißung erfolgt simultan auf der kompletten Schweißfläche, wobei die Einhaltung der gleichmäßigen Energiedichte der kritische Prozessfaktor ist.
Der StarWeld Diode ist speziell auf die Bedürfnisse des Kunststoffschweißens ausgelegt. Die Laserstrahlung wird über ein Glasfaserkabel zum Bearbeitungskopf geleitet. Je nach Bauteil können dabei Festoptiken oder Scannerablenkköpfe eingesetzt werden. Die Programmierung der Scannerablenkköpfe erfolgt mit Hilfe eines sehr flexiblen Laser-CAD Editors mit DXF-Import-Funktion. Der PolyScan ist ein Komplettsystem zum Kunststoffschweißen mit Scannerablenkköpfen. Bei dem ergonomischen Sitzarbeitsplatz erfolgt die Bedienung über Tastatur mit integriertem LCD-Monitor ¿ alle Bedienelemente sind optimal angeordnet, so dass sie bequem im Sitzen erreicht werden können. Das System kann mit Diodenlasern oder Nd:YAG-Lasern ausgestattet werden.

www.rofin.com