Produkt Swiss Plastics Expo 2023

Klar zu klar - Laserschweissen ohne Farbstoffe

Falls es nicht möglich oder nicht gewünscht ist, dem Kunststoff einen Farbstoff beizumischen, kann auch die Laserwellenlänge von den üblichen 800-1'100 nm angepasst werden. Vor allem bei medizintechnischen Anwendungen kann dies wichtig sein um eine zusätzliche Zertifizierung zu vermeiden.

  • Grundprinzip des Laserschweissen von Kunststoffen mit langen Wellenlängen
    Grundprinzip des Laserschweissen von Kunststoffen mit langen Wellenlängen
  • Schweissung von zwei transparenten Folien aus Polypropylen entlang Smiley-Kontour
    Schweissung von zwei transparenten Folien aus Polypropylen entlang Smiley-Kontour
  • Transmissions- und Absorptionsspektrum von Polypropylene bei sichtbaren und infraroten Wellenlängen
    Transmissions- und Absorptionsspektrum von Polypropylene bei sichtbaren und infraroten Wellenlängen
  • Absorption von Polypropylene im nahen Infrarot mit möglichen Laser zum Schweissen bei 1725 nm und 1940 nm
    Absorption von Polypropylene im nahen Infrarot mit möglichen Laser zum Schweissen bei 1725 nm und 1940 nm
  • Beispiel eines Ballonkatheters aus weich PVC zum künstlichen Beatmen geschweisst mit langen Wellenlängen
    Beispiel eines Ballonkatheters aus weich PVC zum künstlichen Beatmen geschweisst mit langen Wellenlängen
  • Beispiel einer eingeschweissten Membrane in Gehäuse aus Polypropylene.
    Beispiel einer eingeschweissten Membrane in Gehäuse aus Polypropylene.

Vorteile

  • kein Farbstoff notwendig
  • einfachere Zertifizierung bei Medizintechnik, Lebensmitteln, ...


Nachteile

  • Prozess langsamer
  • mehr Energie notwendig
  • grösseres Schmelzvolumen
  • anspruchsvollere Prozessführung
  • teurere Lasermodule


Im Bereich von 1‘700-2‘000 nm absorbieren die meisten Polymere von sich aus. Die Absorption ist nur schwach, so dass die Laserenergie auch tiefer in die Bauteile eindringen kann. Die Stärke der Absorption bei unterschiedlichen Wellenlängen ist durch den Typ des Polymers gegeben. Je nach Typ des Polymers und Bauteildicke kann es deshalb vorteilhaft sein entweder eine Wellenlänge von 1‘725 nm oder von 1‘940 nm zu benutzen.

Bei 1‘725 nm ist die Absorption meist stärker als bei 1‘940 nm. Eine stärkere Absorption ist besser geeignet ist für dünne Materialien. Bei dickeren Wandstärken und guter Absorption kann es vorteilhaft sein zu einer schwächeren Absorption bei 1‘940 nm auszuweichen um tiefer ins Material einstrahlen zu können.
Im Unterschied zum klassischen Laserschweissen findet die Absorption nicht nur bei der Schweissnaht statt, sondern beginnt schon an der Oberfläche des oberen Bauteils und wirkt über die ganze Bauteildicke. Bei dickeren Bauteilen (1-2 mm) wird der Laserstrahl deshalb stark auf die Schweissnaht fokussiert. So wird zwar immer noch an der Oberfläche am meisten Laserenergie absorbiert, aber über eine viel grössere Fläche als bei der Schweissnaht. Das Aufschmelzen des Kunststoffs erfolgt so primär im Bereich der Schweissnaht, aber mit viel grösserer Tiefe und grösserem Volumen als beim klassischen Laserschweissen. Entsprechend wird auch mehr Laserenergie benötigt und der Prozess ist klar langsamer.

An der Swiss Plastics Expo wird das Schweissen mit langen Wellenlängen in einer kleinen kompakten Turnkey S demonstriert anhand von zwei transparenten PP-Folien.

Zugehörige Themengebiete (3)

Verarbeitung (Maschinen, Peripherie, Werkzeuge)

231 Inhalte

Medizin

109 Inhalte

Technologien und Prozesse für das Fügen von Kunststoffen

29 Inhalte