- Fügen von Kunststoffen
-
Die Fügeverfahren nehmen in der Kunststoffverarbeitung eine wichtige Stellung ein.
Grob unterteilen lassen sich diese Verfahren in mechanische, thermische (Schweißen) und klebtechnische Verbindungen.
Inhaltsverzeichnis
Verfahren
Für Kunststoffe kommen vor allem folgende thermische Verbindungsverfahren zur Anwendung:
- Heizelementschweißen
- Warmgasschweißen
- Rotationsreibschweißen
- Ultraschallschweißen
- Hochfrequenzschweißen
- Vibrationsschweißen
- Zirkularschweißen
- Laserdurchstrahlschweißen
- Heißverstemmen
Dabei lassen sich grundsätzlich nur thermoplastische Kunststoffe schweißen.Wesentliche Methoden zum mechanischen Fügen von Kunststoffen sind:
- Direktverschraubung
- Schnappsysteme
- Inserts
Verfahrensbeschreibung
Zirkularschweißen
Beim Zirkularschweißen wird die benötigte Aufschmelzenergie durch eine Relativbewegung zwischen zirkular bewegtem Ober- und feststehendem Unterteil eingebracht.
Ein Fügeteil wird beim Schweißen in 2 Dimensionen kreisförmig vibrierend bewegt, Das andere Fügeteil bleibt unbeweglich eingespannt. Die hierbei eingesetzte Frequenz entspricht dem verwendeten Material.
Die vorbeschriebene Zirkularkinematik entspricht beim Schwingen der von Schwingschleifern. Im Unterschied zu diesen ist die Ausgangs- und Endposition der Fügeteile immer die Maschinenmitte. Die Kinematik ist absolut kreisförmig und in ihrer Größe einstellbar, das erlaubt Präzisionsschweißungen. Bedingt durch ein Spindel-Servo-Antriebssystem sind die Schweißfrequenzen frei programmierbar, im Gegensatz zu Feder-Massen-Systemen, die mit einer festen Frequenz arbeiten.
Laserdurchstrahlschweißen
Für Laserstrahlen existieren zwei Arten von Kunststoffen: transparente und absorbierende. Die meisten Thermoplaste lassen sich von typischen Laserwellenlängen einfach durchstrahlen. Mit Beimengungen im Kunststoff erhöht man die Absorption. Trifft der Laserstrahl auf eine absorbierende Fläche, wandelt sich seine Energie in Wärme um.
Beim Laserdurchstrahlschweißen liegt ein für die Laserwellenlänge transparentes über einem absorbierenden Material. Ein Spannwerkzeug presst die beiden Fügepartner aufeinander. Der Laser durchstrahlt das transparente Material und schmilzt die Oberfläche des absorbierenden Materials auf. Durch Wärmeleitung plastifiziert auch die Berührungsfläche des transparenten Materials.
Dieser Prozess kann beim Kunststoffschweißen mittels Laserstrahlung exakt gesteuert und online überprüft werden. Nach dem Wiederverfestigen der Kunststoffe ist die Berührungszone zuverlässig und dauerhaft geschweißt. Dabei können große Festigkeiten und Dichtheiten erzielt werden.
Anwendungsgebiete
Hauptanwendungsgebiete des Kunststofffügens sind
- Medizintechnik
- Maschinenbau
- Automobilbau
- Rohrleitungs- und Behälterbau
Literatur
Regelwerke / Normen
Ein Regelwerk zum Fügen von Kunststoffen wird in Deutschland von der Fachgruppe "Fügen von Kunststoffen" im Ausschuss für Technik des DVS – Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren erarbeitet und in Form von DVS-Merkblättern und Richtlinien sowie gesammelt in Buchform veröffentlicht.
Bücher
- AG W 4 des DVS: Fachbuch Märkblätter und Richtlinien - Fügen von Kunststoffen. DVS Media, Düsseldorf 2010 (13. Aufl.). ISBN 978-3-87155-224-3
Zeitschriften und Aufsätze
- Fügen von Kunststoffen Zweisprachige (deutsch/englisch) Fachzeitschrift für die Kunststoffverbindungstechnik. DVS Media, Düsseldorf 2007ff. ISSN 1864-3450
- Plastverarbeiter (PV). internat. Fachzeitschr. für Verarbeitung, Gestaltung u. Anwendung von Kunststoffen. Hüthig, Heidelberg 1.1950,Apr.ff. ISSN 0032-1338
- Kunststoffe (KU). Werkstoffe, Verarbeitung, Anwendung. Organ deutscher Kunststoff-Fachverbände. Fachzeitschrift für Kunststofftechnik. Hanser, München 1.1911ff. ISSN 0023-5563
Institute
- Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV), Aachen
- Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT), Erlangen
- Lehrstuhl für Kunststofftechnologie (KTP), Paderborn
- Süddeutsches Kunststoff-Zentrum (SKZ), Würzburg
Weblinks
Wikimedia Foundation.
