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Hei_verstemmen mit Laser – Neue M_glichkeiten in der

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Hei_verstemmen mit Laser – Neue M_glichkeiten in der Powered By Docstoc
					Heißverstemmen mit Laser – Eine neue Art der Befestigung von
Metallteilen auf Kunststoff
Mit dem Laser-Heißverstemmen steht dem Anwender eine neue Technologie zum
formschlüssigen Verbinden zweier Bauteile zur Verfügung, die entscheidende
Vorteile mit sich bringt. Eine typische Anwendung ist die Befestigung von
Elektronikplatinen in Kunststoffgehäusen. Bislang werden dafür im Großserieneinsatz
Techniken wie Schrauben, Kleben, Nieten, und hier bevorzugt die Verfahren des
Ultraschall- und Heißgasnietens eingesetzt. Diese Verfahren bringen Nachteile wie
einen erhöhten Reinigungsaufwand und die Gefahr der Beschädigung elektronischer
Baugruppen mit sich, was wiederum die Designfreiheit und vor allem die
Packungsdichte stark einschränkt.

Das Heißverstemmen mit Laser kompensiert die genannten Nachteile, da es ein
berührungsloses Verfahren ist und die gut dosierbare Energieeinbringung des Lasers
nutzt. Das Verfahren ähnelt dem Laser-Kunststoffschweißen und weist die für diese
Technologie typischen Vorteile auf. Beim Laser-Kunststoffschweißen wird ein für die
Wellenlänge der Laserstrahlung transparentes Material mit einem die Laserstrahlung
absorbierenden Material mittels Laserstrahl miteinander verbunden. Die innovative
Technologie ist heute ein Standardverfahren der industriellen Materialverarbeitung
und wird weltweit erfolgreich eingesetzt. Es zeichnet sich durch eine geringe
mechanische Belastung der Fügepartner, eine kleine Wärmeeinflußzone sowie eine
hohe Reproduzierbarkeit aus und kommt dort zum Einsatz, wo prozesssichere,
stoffschlüssige Verbindungen zwischen zwei thermoplastischen Bauteilen gefordert
sind.

Anhand des Anwendungsbeispiels „Befestigung einer Leiterplatte in einem Gehäuse“
lässt sich das Verfahrensprinzip beim Laser-Heißverstemmen folgendermaßen
erklären: Am Spritzgussteil sind meist Dome angebracht, die durch die Platine ragen,
am anderen Ende befindet sich ein zusätzlicher Fügepartner, der sog. Nietkopf. Die
Laserstrahlung tritt durch den Nietkopf, welcher für diese Wellenlängen eine
ausreichend hohe Transmission aufweist. Die für den gleichen Wellenlängenbereich
absorbierende Oberfläche des Doms erwärmt sich. Über Wärmeleitung werden die
beiden Bauteile bis zur Plastifizierung erhitzt. Unter Einwirkung einer bestimmten
Anpresskraft werden beide Fügepartner stoffschlüssig miteinander verbunden (Bild
1).




Bild 1: Prinzipskizze
Das     Heißverstemmen       mit   Laser    kombiniert    also    Aspekte     des
Laserdurchstrahlschweißens und bietet somit die notwendige Sicherheit beim Einsatz
dieses neuen Prozesses in der Fertigung. Anwendungsbeispiele für diese
Technologie sind heute in weiten Teilen der automatisierten Fertigung vorstellbar.
Neben der Befestigung von Platinen sind grundsätzlich alle Einsatzmöglichkeiten
denkbar, bei denen unterschiedliche Materialien mittels Nietverfahren verbunden
werden, z.B. auch die Befestigung von Magneten. Bezüglich des Materials lassen
sich nahezu alle für das Laserschweißen von Kunststoffen geeigneten Thermoplaste
wie z.B. PA, PP, PBT, POM, PC und PE verwenden.

Neben den gegebenen neuen Möglichkeiten in Bezug auf den Prozess ist eine
effektivere Prozessüberwachung ein weiterer Pluspunkt des neuen Verfahrens.
Entscheidende Prozesseinflussgrößen können direkt überwacht und im Gegensatz
zum Ultraschall- und Heißgasnieten kann der Fügeprozess geregelt werden. Dies
verbessert den Fertigungsprozess auch in qualitativer Hinsicht.


Handliche Systemtechnik
Die Abmessungen für ein Laser-Heißverstemm-Modul sind überschaubar und
bewegen sich im Bereich eines Industriehandschraubers für die Fertigung. Die
Modul- und Prozesssteuerung befindet sich inklusive aller Komponenten in einem 19“
Einschubgehäuse welches durch Versorgungsleitungen mit dem Bearbeitungsmodul
verbunden ist. Speziell zur Integration des Systems in eine vollautomatisierte Zelle
werden alle relevanten Ein- und Ausgangssignale an einer externen Schnittstelle zur
Verfügung      gestellt,    um       die    anwenderseitige     Anpassung       der
Prozesseinflussparameter und die Überwachung des Prozesses zu gewährleisten.
Die Ergebnisse des Heißverstemmprozesses können für jedes einzelne Bauteil
ausgelesen und zentral archiviert werden.

				
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posted:2/4/2010
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