Schweißen

Kunststoffteile können mit Hilfe direkter mechanischer Methoden wie Heizelement-, Rotations-, Vibrations- und Ultraschallschweißen und mittels indirekter Prozesse wie Hochfrequenz-, Induktions- und Laserschweißen miteinander verbunden werden.

Heizelementschweißen:
Da beim Heizelementschweißen die Schweißnahtflächen sehr groß sein können, ist es ein kostengünstiges Verfahren für Verbindungen, die im Gebrauch mechanischen Beanspruchungen unterworfen sind. Die Fügeflächen werden an einer Heizplatte mit Antihaft-Beschichtung bis zum Schmelzen erhitzt und dann mit einem vorgegebenen Druck aneinander gepresst. Mit diesem Verfahren lassen sich komplexe Verbindungen in mehreren Ebenen ausführen. Der Fertigungsdurchsatz ist relativ gering.

Rotationsschweißen:
Teile mit kreisförmigen Fügeflächen werden miteinander verbunden, wobei das eine Teil fest fixiert ist und das andere bei einem bestimmten Druck in eine rotierende Bewegung gebracht wird. Dadurch entsteht Reibungswärme, der Kunststoff wird angeschmolzen und die Fügeflächen werden miteinander verschweißt.

Vibrationsschweißen:
Beim Vibrationsschweißen werden zwei Teile in einer linearen Bewegung mit hoher Amplitude und niederer Frequenz aneinander gerieben. Dabei entsteht Reibungswärme, die die Fügeflächen beider Teile anschmilzt. Dieses Verfahren wird für große Bauteile verwendet, deren Verbindungsnähte in einer Ebene liegen. Das Vibrationsschweißen erfordert eine relativ kostspielige Werkzeugausrüstung.

Ultraschallschweißen:
Schwingungsenergie hoher Frequenz (20-40 kHz) wird in einem kleinen Kontaktbereich zwischen zwei Kunststoffbauteilen aus dem gleichen Material konzentriert, wodurch dieses entlang der Fügenaht rasch bis zur Schmelztemperatur erwärmt und durch Aneinanderpressen miteinander verbunden wird.

Hochfrequenzschweißen:
Durch Einwirkung eines starken Hochfrequenzfelds auf die ausgewählte Fügezone wird Hitze erzeugt, gleichzeitig werden die Fügekanten durch Druck zusammengepresst.

Induktionsschweißen:
Feine, magnetisch aktivierbare Partikel aus Metall oder keramischem Material werden durch ein hochfrequentes Magnetfeld angeregt und erwärmt. Dadurch erzeugen sie in den thermoplastischen Materialien, die unter Druck zusammengehalten werden, die erforderlichen Schmelztemperaturen.

Laserschweißen:
Laserstrahlung wird durch ein oberes (laserstrahltransparentes) Teil auf ein unteres (laserabsorbierendes) Teil geleitet. Die absorbierte Laserenergie erweicht beide Teile bis zum Schmelzen. Durch äußeren Spanndruck werden die Teile beim Abkühlen miteinander verbunden.

Außer beim Laserschweißen, für das lediglich passende Kontaktflächen benötigt werden, sind die Fügenahtgestaltung, das Material, die Bauteilkonfiguration, die maschinelle Ausrüstung und die Prozesseinstellungen kritische Parameter beim Verschweißen von thermoplastischen Bauteilen. Darüber hinaus sind weitere Faktoren zu berücksichtigen, z.B. ob der Werkstoff hydroskopisch oder glasgefüllt ist.