Konstruktive und verfahrenstechnische Aspekte zum Laserdurchstrahlschweißen großformatiger und dünnwandiger Kunststoffbauteile

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Das stoffschlüssige Verbinden von Kunststoffen mittels Laserstrahlung hat in den letzten Jahren aufgrund verfahrensspezifischer Vorteile in der Industrie an Bedeutung gewonnen. Seit der ersten industriellen Anwendung in den 1990er Jahren hat sich dieses Verfahren als hochentwickeltes Fügeverfahren etabliert, insbesondere in der Automobilbranche und anderen Bereichen, in denen Kunststoffbauteile verbunden werden müssen. Eine Herausforderung bleibt das Verbinden großformatiger Bauteile über 200 x 200 mm², da hier die Fügekraft so eingeleitet werden muss, dass eine spaltfreie Verbindung mit gleichmäßiger Druckverteilung entsteht. Zudem muss die Schweißnaht unsichtbar bleiben, was durch die Reduzierung der Bauteilwanddicken erschwert wird. Die Arbeit verfolgt zwei Ziele: Erstens wird untersucht, wie eine spaltfreie Verbindung zwischen den Fügepartnern mithilfe von CAE-Methoden abgeschätzt werden kann. Zweitens wird der Einfluss einer optimierten, rechteckig fokussierenden Bearbeitungsoptik auf das Risiko der Schweißnahtabzeichnung analysiert. Ein integrativer Ansatz wird verwendet, um den Schweißspalt und die Fügedruckverteilung zu ermitteln, wobei der fertigungsbedingte Bauteilverzug berücksichtigt wird. Es werden Lösungen zur konturfernen Einleitung der Fügekraft und zur Reduzierung des Bauteilverzugs erarbeitet. Die Untersuchung der rechteckig fokussierenden Bearbeitungsoptik umfasst verschiedene Prozessparameter und deren Einf