Hybridschweißungen von Kunststoffbauteilen

Kunststoffbauteile aus der additiven Fertigung, Spritzguss oder Extrusion entstammen verschiedener Fertigungsprozesse mit ihren jeweiligen konstruktiven Begebenheiten, Vor- und Nachteilen. Um zukünftig Kunststoffbauteile aus verschiedenen Fertigungsprozessen kombinieren und Vorteile der jeweiligen Prozesse gezielt ausnutzen zu können, wurde die Schweißbarkeit von lasergesinterten und gespritzten Bauteilen untersucht. Für die Versuche wurden das Ultraschallschweißen (US) und das Heizelementschweißen (HS) als industriell relevante Fügeverfahren eingesetzt. Als Lasersintermaterialien kamen PA12, PA12GB, PP und PA6MF in Kombination mit ungefüllten Spritzgussmaterialen PA12, PP und PA6 zum Einsatz. Die Schweißverbindungen wurden mechanisch hinsichtlich ihrer Kurzzeitzugfestigkeit, Dichtigkeit und Berstdruckverhalten charakterisiert. Ergänzend wurden zerstörende und zerstörungsfreie Analysemethoden zur Nahtcharakterisierung durchgeführt. Lasergesinterte Materialien weisen eine sehr gute Schweißbarkeit auf. Vor allem HS-Schweißungen zeigen Kurzzeitzugfestigkeiten der Schweißverbindungen auf dem Niveau der Referenzfestigkeit von ungeschweißten Prüfkörpern. Bei Hybridverbindungen wird oftmals die Referenzfestigkeit der Spritzgusstype erreicht, welche dann den limitierenden Faktor darstellt. Trotzdem liegen die Hybridverbindungen aus gespritzten und lasergesinterten Bauteilen hinsichtlich der Festigkeit im Vergleich mit Festigkeiten typischer Spritzgussbauteile auf einem sehr hohen Niveau. Neben Schweißungen und Prüfungen im Labor wurden die erzielten Ergebnisse auch anhand industrieller Bauteile verifiziert.