7 feb. 2022
2 minuten
Evosys Laser GmbH ontwikkelt een nieuwe methode voor het lasertransmissie-lassen van polymeren, gebaseerd op een bestaande hybride lastechniek met een tweede energiebron maar met een afwijkende benadering. Het doel is om zowel de kwaliteit van de lasnaad te verbeteren als de lastijd te verkorten.
Het verbinden van polymeren door middel van laserlassen is een gevestigd en betrouwbaar proces in de kunststofindustrie en wordt onder andere toegepast in de automobiel-, de medische en de consumentenindustrie. De meest gebruikte techniek, het lasertransmissie-lassen, verbindt twee overlappende componenten en maakt gebruik van een enkele laserstraalbron. Het bovenste verbindingsdeel is laser-transparant, zodat de laserstraal door dit deel gaat en wordt gericht op het onderste laser-absorberende deel. De laserenergie wordt in dit onderdeel geabsorbeerd en verwarmt zo dit onderdeel direct. Door de warmteoverdracht plastificeert ook het bovenste deel en hierdoor ontstaat de uiteindelijke materiaalverbinding. Gewoonlijk worden voor dit proces diodelasers met een golflengte van ongeveer 800 nm tot 1000 nm gebruikt. In dit golflengtegebied vertonen de meeste technische kunststoffen een relatief hoge transmissie (dat wil zeggen een lage absorptie van de laserenergie – red.) . De meeste natuurlijke, ongekleurde materialen kunnen worden gebruikt als het transparante verbindingsdeel. Met additieven, bijvoorbeeld carbon black, kunnen de laserabsorberende eigenschappen voor het onderste deel worden aangepast.
Auto-onderdelen zoals dit achterlicht zijn geschikt voor het nieuwe AQW-lasproces.
Hybride lastechniek
Dit proces brengt enkele nadelen met zich mee, voornamelijk vanwege de afhankelijkheid van warmteoverdracht. Een hoge geometrische nauwkeurigheid is van cruciaal belang voor het proces om een goed thermisch contact tussen de delen te handhaven – holtes tussen de verbindingsvlakken zijn moeilijk te overbruggen. Bovendien ontstaat, omdat het bovenste verbindingsdeel hoofdzakelijk door warmteoverdracht wordt verwarmd, een temperatuurgradiënt tussen beide delen, die tot restspanningen in de verbinding kan leiden. Deze effecten houden het risico in dat het procesvenster wordt beperkt en de kwaliteit van de lasnaad vermindert.
Een geavanceerde benadering om deze nadelen te verminderen is de zogenaamde hybride lastechniek. Een tweede stralingsbron (gewoonlijk een polychromatische lichtbron) vult de primaire laserstraalbron aan om het bovenste verbindingsdeel rechtstreeks op te warmen en de afhankelijkheid van de warmteoverdracht te verminderen, waardoor de restspanningen en geometrische uitdagingen worden verminderd.
Nieuwe aanpak
Evosys volgt een andere benadering, genaamd Advanced Quasi-Simultaneous Welding. In de nieuw ontwikkelde procesvariant wordt de primaire laserbron, een diodelaser met een golflengte van 980 nm, aangevuld met een secundaire laserbron, een fiberlaser met een golflengte van 1940 nm. Bij de golflengte van de secundaire straling vertonen de meeste technische kunststoffen een relatief lage transmissie, zodat een hoger percentage van de straling wordt geabsorbeerd en het bovenste verbindingsdeel direct wordt verwarmd. Beide laserbronnen worden in een alternerend tijdspatroon ingeschakeld
Meer over dit onderzoek in de eerste editie van Kunststof en Rubber
Anderen lazen ook
