Laser verbindet Kunststoffe mit metallischen Bauteilen

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AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Die erzielte mechanische Festigkeit der Fügeverbindung hängt neben den mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes maßgeblich von der Strukturierungsdichte und der Temperatur beim Fügen ab. Die Strukturierungsdichte kann ohne besonderen gerätetechnischen Aufwand variiert werden, sodass an besonders stark belasteten Bereichen eine höhere Strukturdichte eingestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist der robuste Verkrallungsprozess, der nicht durch Verschmutzung der Oberfläche, zum Beispiel durch Trennmittel oder Öl, beeinflusst wird, wie es beim Kleben der Fall ist.

Regelung der Laserleistung beim Durchstrahlfügen führt zu ausreichender Plastifizierung des Kunststoffes

Beim anschließenden Laserdurchstrahlfügen wird durch die temperaturgestützte Regelung der Laserleistung eine gezielte Fügetemperatur zur Plastifizierung des Kunststoffes eingesetzt. So kommt es zu einer ausreichenden Plastifizierung, jedoch nicht zu einer Schädigung des Kunststoffes. Dadurch wird eine sehr gute Verbindung zwischen den Fügepartnern erzeugt. In diesem Temperaturbereich wird der Kunststoff niedrigviskos und fließt in die Oberflächenstrukturen des Metallbauteiles.

So werden Festigkeiten oberhalb der einer Klebverbindung erreicht, ohne dass weitere Nachteile der Klebverbindung auftreten. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass durch die Anpassung der Mikrostruktur ebenfalls eine wasserdichte Verbindung nach IPx8-Norm erreicht wird. Bild 4 zeigt exemplarisch eine umlaufende Fügeverbindung, die eine blaue Flüssigkeit (unten) von einer abgedichteten Fläche abhält.

* Dipl.-Ing. Andreas Rösner ist wissenschaftlicher Mitarbeiter beim Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in 52074 Aachen.

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