Laserstrahl-Kunststoffschweißen in der Automobilelektronik

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Laserstrahl-Kunststoffschweißen in der Automobilelektronik

Hierl, S. / Geiger, M. / Lenfert, K. / Baur, R. / Luchs, R. / Mahrle, J.

Vorgestellt wird das Laser-Durchstrahlschweißen als Verschlußtechnik für Kunststoffgehäuse für Automobilelektronik als Alternative zu den derzeit dominanten Verfahren wie Kleben, Ultraschallschweißen oder Vibrationsschweißen. Im Auftrag der Firma Temic wurden am Bayerischen Laser-Zentrum Schweißversuche an den Kunststoffen Polybutylenterephthalat (PBT) und Polyamid-6-6 (PA66) mit einem 30 W-Diodenlaser durchgeführt. Ziel der Untersuchung war, die Einsetzbarkeit des Laser-Durchstrahlschweißens nachzuweisen und geeignete Prozeßparameter zu ermitteln. Beim Durchstrahlschweißen wird ein für die Strahlung des Lasers transparentes Teil auf ein weiteres Kunststoffteil geschweißt, das mit absorbierenden Füllstoffen versehen ist. Die Laserstrahlung dringt durch die obere transparente Decklage, trifft auf das untere Teil und wird dort an der Oberfläche absorbiert. Beide Kunststoffteile schmelzen an der Grenzfläche oberflächlich auf, thermische Platzwechselvorgänge der Moleküle führen zu einem Verschweißen der Teile. Die Vorteile des Verfahrens liegen in kurzen Taktzeiten, geringer thermischer und mechanischer Belastungen der Elektronik und in der Flexibilität. Die durchgeführten Versuche ergaben, daß die beiden Kunststoffe PA66 und PBT sich prinzipiell für das Laser-Durchstrahlschweißen mit Diodenlaser eignen. Aufgrund der ungünstigeren optischen Eigenschaften von PBT ergaben sich im Vergleich zu PA66 deutlich geringere Prozeßfenster. Eine wirksame Prozeßkontrolle mittels Pyrometer ist bei PA66 möglich, erscheint jedoch bei PBT vor allem wegen der schlechten Transmissionseigenschaften der Kunststoffdecklage relativ unsicher.