On-line-Qualitätskontrollsystem für das Laserschweißen von Thermoplasten

Ziel eines neuen Forschungsprojektes am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist, das Potenzial und die Grenzen eines On-line-Qualitätskontrollsystems für das Laserdurchstrahlschweißen von Thermoplasten im Hinblick auf Robustheit, Flexibilität, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit aufzuzeigen.

Für die erfolgreiche industrielle Umsetzung und weitere Verbreitung des Laserdurchstrahlschweißens von Thermoplasten sowie zur Sicherstellung hoher Produktqualität ist eine zuverlässige und wirksame On-line-Kontrollmethode zur Qualitätssicherung notwendig. Bis heute wird die Qualität der Kunststoffschweißungen häufig off-line in einem nachgeschalteten Prüfzyklus oder bei Sichtbarkeit der Fügenaht durch den subjektiven Eindruck des Maschinenbedieners nach visueller Prüfung bestimmt.

Ziel eines neuen Forschungsprojektes am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist, das Potenzial und die Grenzen eines On-line-Qualitätskontrollsystems für das Laserdurchstrahlschweißen von Thermoplasten im Hinblick auf Robustheit, Flexibilität, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit aufzuzeigen. Es sollen Anbindungsfehler im Schweißprozess sowie Änderungen der Strahlparameter sicher und unmittelbar erkannt und die Auswirkungen auf die Schweißnaht (insb. Verbindungsfestigkeit) beurteilt werden. Dem Anwender soll insgesamt ein prozesssicheres und kostengünstiges Qualitätskontrollsystems zur Verfügung stehen. Das Ziel ist, Fehler nicht nur an idealisierten Laborfügeteilen, sondern auch an Praxisbauteilen detektieren zu können.

Dabei werden die optischen Eigenschaften der schweißbaren Thermoplaste im Bereich des Nahen Infrarot (NIR) zunutze gemacht. Die Gewinnung von Temperaturinformationen wird kombiniert mit einer direkten optischen Abbildung der Fügezone mittels Strahlungspyrometer und CCD- oder CMOS-Kamera. Mit den erhaltenen Ergebnissen wird ein Katalog prozessbeschreibender Merkmale erstellt, welcher die Basis eines modularen, echtzeitfähigen, robusten, kostengünstigen und wartungsarmen On-line-Prozess-Monitoringsystems zur Qualitätssicherung darstellt.

Durch die Verfügbarkeit eines derartigen Systems wird die Prozessstabilität gesteigert und damit wirtschaftliches Potenzial für die kunststoffbearbeitende Industrie nutzbar gemacht, da mögliche Prozessausschussraten und die damit verbundenen Kosten erheblich verringert werden.

Das Forschungsprojekt wird von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) unterstützt.