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Tuesday, September 27, 2011, Saal D 2:25 PM Leichtbau |
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Untersuchungen zur Erweiterung der Anwendungsgebiete des Ultraschallschweißens durch Einsatz einer Vorerwärmung |
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Anika van Aaken / Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen, Deutschland Walter Michaeli / Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH, Deutschland Christian Hopmann/ Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH, Deutschland M. Weber*/ Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH, Deutschland |
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Das Ultraschallschweißen ist ein seit langem in der Industrie etabliertes Verfahren zum Fügen von Kunststoffen. Aufgrund von erreichbaren Schweißzeiten unterhalb einer Sekunde wird es bevorzugt in der Serienproduktion eingesetzt. Das Anwendungsgebiet erstreckt sich dabei über sehr viele Branchen. Der Einsatz des Verfahrens ist allerdings durch die prozessbedingte Bildung von Fusseln im Bereich der Fügeebene begrenzt. Beim Verschweißen von medienführenden Behältern oder von Bauteilen, an die besonders hohe optische Anforderungen gestellt werden, stellen solche Fusseln ein Ausschlusskriterium dar. Auch zur Fertigung in Reinräumen eignet sich das Ultraschallschweißen aufgrund dieser Problematik bislang nicht. Um das Einsatzgebiet des Ultraschallschweißens auch auf Bereiche zu erweitern, in denen die Fusselbildung bisher ein K.O.-Kriterium darstellt, soll der Einsatz einer IR-Vorerwärmung untersucht werden. Durch die Vorerwärmung werden die Fügeflächen angeschmolzen, so dass während des eigentlichen Schweißprozesses keine Festkörperreibung stattfindet, die zur Bildung von Fusseln führt. In Vorversuchen konnte gezeigt werden, dass sich die Fusselbildung beim Ultraschallschweißen durch eine IR-Vorerwärmung vermeiden lässt. Der Komplexität der verschweißbaren Bauteile mittels Ultraschall sind ebenfalls verfahrensbedingte Grenzen gesetzt. Durch eine Schmelzeschicht in der Fügeebene zu Prozessbeginn verbessert sich die Umwandlung der Ultraschallenergie in Wärme und die Ankopplungsbedingungen der Fügepartner werden verbessert. Die Anwendung der Verfahrenskombination auf komplexe Bauteile mit dreidimensionalen Fügenähten ist somit denkbar. Der Einsatz von Vorerwärmungen bei anderen Schweißverfahren hat gezeigt, dass sich auf diese Weise höhere Schweißnahtfestigkeiten erreichen lassen. Eine Steigerung der erreichbaren Schweißnahtfestigkeiten ist auch für das Ultraschallschweißen in Kombination mit einer IR-Vorerwärmung zu erwarten. In diesem Beitrag sollen erste Ergebnisse der Untersuchungen zur Erweiterung der Anwendungsgebiete des Ultraschallschweißens durch Einsatz einer Vorerwärmung gezeigt werden. |