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SKZ – Das Kunststoff-Zentrum (Hrsg.)
Schweißen von lasergesinterten Kunststoffbauteilen aus PA12
Heizelementschweißen und Ultraschallschweißen
Den Fokus der durchgeführten Forschungstätigkeiten bildete der Erkenntnisgewinn über das Schweißverhalten von selektiv lasergesinterten (LS) Kunststoffbauteilen. Es wurden erstmals Wissensdefizite über die Materialsubstitution von z. B. spritzgegossenen zu additiv gefertigten Kunststoffbauteilen aus PA12 im Hinblick auf resultierende Fügenaht- und Produktqualität geschlossen. Zudem wurden Design- und Fertigungskriterien für bestehende und zukünftige Anwendungen erschlossen.
Als Schweißverfahren wurden das Ultraschallschweißen und das Heizelementschweißen eingesetzt, welche beide für die Kleinserienproduktion geeignet sind und sich hinsichtlich ihres Energieeintrags unterscheiden. Neben der Variation der Schweißparameter wurde der Einfluss verschiedener Baurichtungen bei LS-Anfertigung auf die Schweißprozesse und die resultierenden Nahtfestigkeiten untersucht sowie die LS-Prozessparameter Bestrahlungsstäke und Altpulveranteil variiert.
Die Schweißversuche mit anschließender Fügenahtcharakterisierung erzielten vielversprechende Ergebnisse für eine branchenübergreifende Anwendung lasergesinterter Kunststoffbauteile. So lässt sich festhalten, dass LS-Bauteile aus PA12 sehr gut mittels Ultraschall und Heizelement schweißbar sind und sogar Nahtfestigkeiten über den gewohnten Niveaus von PA12 als Spritzgussmaterial erzielt werden können. Für die Ultraschallschweißungen konnte zudem gezeigt werden, dass Schweißungen zwischen LS- und Spritzgussbauteilen aus PA12 hohe Festigkeitswerte erzielen. Trotzdem gilt es, einige Restriktionen wie beispielsweise die Staubbildung und Werkzeugverschleiß beim Ultraschallschweißen zu beachten.
Als Schweißverfahren wurden das Ultraschallschweißen und das Heizelementschweißen eingesetzt, welche beide für die Kleinserienproduktion geeignet sind und sich hinsichtlich ihres Energieeintrags unterscheiden. Neben der Variation der Schweißparameter wurde der Einfluss verschiedener Baurichtungen bei LS-Anfertigung auf die Schweißprozesse und die resultierenden Nahtfestigkeiten untersucht sowie die LS-Prozessparameter Bestrahlungsstäke und Altpulveranteil variiert.
Die Schweißversuche mit anschließender Fügenahtcharakterisierung erzielten vielversprechende Ergebnisse für eine branchenübergreifende Anwendung lasergesinterter Kunststoffbauteile. So lässt sich festhalten, dass LS-Bauteile aus PA12 sehr gut mittels Ultraschall und Heizelement schweißbar sind und sogar Nahtfestigkeiten über den gewohnten Niveaus von PA12 als Spritzgussmaterial erzielt werden können. Für die Ultraschallschweißungen konnte zudem gezeigt werden, dass Schweißungen zwischen LS- und Spritzgussbauteilen aus PA12 hohe Festigkeitswerte erzielen. Trotzdem gilt es, einige Restriktionen wie beispielsweise die Staubbildung und Werkzeugverschleiß beim Ultraschallschweißen zu beachten.
Schlagwörter: Ultraschallschweißen; Heizelementschweißen; PA12; SLS; Laser-Sintern; SKZ
SKZ – Forschung und Entwicklung
Herausgegeben von SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, FSKZ e. V., Würzburg
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