Beitrag zum Infrarotschweißen von Kunststoffen in der industriellen Fertigung

In vielen industriellen Infrarotschweißprozessen ist ein Rauchen der infraroterwärmten Bauteilbereiche zu beobachten. In der vorliegenden Arbeit werden die mechanischen Eigenschaften von Infrarotschweißverbindungen mit der Rauchbildung und thermisch-oxidativen Kunststoffbelastung korreliert und zwei Ansätze zur schonenden Erwärmung untersucht. Die Ergebnisse weisen nach, dass eine thermisch-oxidative Kunststoffschädigung zu einer Verschlechterung der mechanischen Schweißnahteigenschaften führt. Das Schweißen in Argonatmosphäre und mit aktiver Strahlerleistungsregelung verhindern die Kunststoffzersetzung und führen in der Regel zu besseren mechanischen Schweißnahteigenschaften. Weiterhin wird deutlich, dass Umstellzeiten ≥ 5 s eine erhebliche Reduzierung der Schweißnahteigenschaften zur Folge haben. Die derzeit übliche Stumpfanordnung der Fügeteile führt beim Infrarotschweißen faserverstärkter Kunststoffe zu einer Faserumlenkung in der Fügenaht und hat zur Folge, dass die Faserverstärkung nicht über die Fügeebene hinweg genutzt werden kann. Im Rahmen der Arbeit wird das überlappende Infrarotschweißen von Organoblechen untersucht. Um Hohlkörper aus Organoblechen mit erhöhter Komplexität, Größe und Steifigkeit herstellen zu können, werden zudem zwei industriell nutzbare Verfahrensvarianten auf Basis des Infrarotschweißens entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, dass in Plattenprobekörpern und in Hohlkörpern eine Nutzung der Faserverstärkung über die Fügeebene hinweg möglich ist.