Auswirkungen von Werkstoffeigenschaften und Bestrahlungsbedingungen auf die Fügenahtqualität beim Laserstrahlschweißen von Thermoplasten

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Beim Laserdurchstrahlschweißen von Kunststoffen ergeben sich aus den Materialeigenschaften, den Laserstrahlparametern und deren Wechselwirkungen untereinander markante Auswirkungen auf die Fügenahtqualität. Materialmodifikationen, Additive und Verarbeitungsbedingungen auf der einen Seite und Wellenlänge sowie zeitliches und örtliches Bestrahlungsprofil auf der anderen Seite beeinflussen die Strahlpropagation, das Absorptionsvermögen des Werkstoffs sowie die chemische Beschaffenheit der Oberfläche der Kunststoffe, die entscheidend für Ausbildung und die Verbindung der Fügepartner sind. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, detailliert zu untersuchen, welche Einflussgrößen auf die für den Schweißprozess wichtigen Materialeigenschaften welche Auswirkungen zeigen, wobei hier das Augenmerk sowohl auf den thermischen als auch auf den optischen Eigenschaften liegt. Zudem soll geklärt werden, wie sich in Abhängigkeit der Materialmodifikationen das Schweißergebnis ändert. Die neu gewonnenen Erkenntnisse über Materialeinflüsse auf die optischen und thermischen Eigenschaften werden erstmalig für die Modellierung und Simulation des Erwärmungsprozesses genutzt. Hierzu wird in einem integrierten Ansatz der Durchstrahlungsprozess in Abhängigkeit der Materialeigenschaften mit der Absorption der Strahlung kombiniert, um ein möglichst realistisches Bild der Aufheizvorgänge beim Laserdurchstrahlschweißen zu erhalten. Dies soll es ermöglichen, künftig ohne aufwändige Schweißversuche von vornherein Aussagen über das Schweißverhalten in Abhängigkeit der verschiedenen Thermoplastmaterialien treffen zu können.