Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laserschweißverbindungen einfach und genau untersuchen mit den "MultiWeldTester"

23.09.2013
Hält die Verbindung? Das fragen sich Hersteller von Kunststoffbauteilen, mit deren Hilfe Maschinen, Geräte oder Fahrzeuge alltäglich unverzichtbare Aufgaben erledigen.

Daher ist es wichtig, die Belastbarkeit der Werkstoffe zuverlässig bestimmen zu können. Besonders kompliziert wird diese Prüfung bei Kunststoffen, die per Laserschweißen verbunden werden.


MultiWeldTester speziell für die mehraxiale Prüfung von Laserschweißverbindungen von Kunststoffen. Fraunhofer LBF

Einfache und genaue Messungen ermöglicht jetzt der neuartige „MultiWeldTester“. Ein thermoplastischer Prüfkörper, den das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF speziell für die mehraxiale Prüfung von Laserschweißverbindungen an Kunststoffen entwickelt hat.

Kunststoffe bieten als Werkstoff ein hohes Maß an Gestaltungsmöglichkeiten. Oft müssen zwei oder mehrere Bauteile wegen ihrer Komplexität, der Grenzen des Herstellprozesses oder der Integration von Funktionen miteinander verbunden werden. Dafür bietet sich das Laserschweißen an, ein etabliertes Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen Kunststoffen. Doch häufig taucht die Frage auf, wie belastbar diese Verbindungen sind.

Oft wird von Laserschweißverbindungen an Strukturkomponenten gefordert, dass sie hermetisch druckdicht sind. Schließlich sollen Öle im Auto einwandfrei fließen, die Kaffeemaschine einen schmackhaften Kaffee bereiten, die Waschmaschine sauber laufen und Rohre aller Art dicht halten. Darüber hinaus sind die realen äußeren Belastungen, die auf die Laserschweißverbindung einwirken, meist mehraxial. Daher ist der MultiWeldTester so konzipiert, dass diese Beanspruchung aus allen Raumrichtungen geprüft werden kann.

Der MultiWeldTester lässt sich unter Zug-, Torsions- und Innendruckbelastung prüfen. Da die mehraxiale Belastung an Strukturkomponenten meist aus verschiedenen Kombinationen von Zug-, Torsions- und Innendruckbelastung auftritt, lassen sich diese Belastungen auch in Kombination untereinander aufbringen. Zudem können neben der mechanischen Beanspruchung auch die realen Umwelteinflüsse wie Temperatur, Feuchte, Medienbeständigkeit und Alterungszustand bei der Prüfung berücksichtigt werden.

Zur Vorbereitung der Prüfung bekommt das Fraunhofer LBF vom Kunden eine bestimmte Menge Kunststoffgranulat. Per Spritzguss wird daraus der innen hohle Prüfkörper geformt. Er lässt sich an unterschiedlichste Testszenarien anpassen, indem Wanddicke, Umwelteinflüsse oder Belastungsarten beliebig variiert werden. Mit den bisher zur Verfügung stehenden Prüfkörpern war eine solch komplexe Prüfung nicht möglich. Diese gelingt nun mit dem MultiWeldTester. Während der Prüfung erfassen Rechner die Prüfergebnisse und errechnen ein Lebensdauermodell für das jeweilige Material. Die neue Methode ergänzt die bisherigen Prüfszenarien, die nach wie vor genutzt werden, um erste Abschätzungen über das Belastungsverhalten eines bestimmten Bauteils zu machen. Der MultiWeldTester überprüft die ermittelten Daten und definiert noch exaktere Belastungsgrenzen.

In der Verbindungstechnik mittels Laser gibt es eine Vielzahl an unterschiedlichen Prozessvarianten. Mit dem MultiWeldTester lassen sich die am häufigsten eingesetzten Prozessvarianten Kontur-, Globo-, Simultan- und Quasisimultanschweißen hinsichtlich der mechanischen und prozesstechnischen Eigenschaften untersuchen. Das Herstellverfahren für den transparenten und absorbierenden Fügepartner ist das Spritzgießen. Dabei ist das Spritzgießwerkzeug so modular konzipiert, dass gezielt Fügenahtgeometrien zur Verbesserung der mechanischen Belastbarkeit der Fügeverbindung untersucht werden können.

Der MultiWeldTester eignet sich für Branchen, die sich mit dem Fügen von Kunststoffen beschäftigen und dabei die Eigenschaften von Laserschweißverbindungen untersuchen wollen. Materialmodelle, die für die betriebsfeste numerische Auslegung von Laserschweißverbindungen erstellt wurden, lassen sich anhand des MultiWeldTesters validieren. So lassen sich Aussagen über die Langzeitbeanspruchung von Laserschweißverbindungen unter realen Einsatzbedingungen treffen und prozesstechnische Optimierungen durchführen. Mit dem ebenfalls neu entwickelten „MultiTester“, lässt sich die Robustheit von Kunststoffen untersuchen.

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.lbf.fraunhofer.de/de/projekte-produkte-dienstleistungen/multiweldtester.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Neue Oberflächeneigenschaften für holzbasierte Werkstoffe
14.08.2018 | INNOVENT e.V. Technologieentwicklung Jena

nachricht Europaweit einzigartiges Forschungszentrum geht an den Start
14.08.2018 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Mischung macht‘s: Jülicher Forscher entwickeln schnellladefähige Festkörperbatterie

Mit Festkörperbatterien sind aktuell große Hoffnungen verbunden. Sie enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Aus diesem Grund sind sie unempfindlich gegenüber Hitze und gelten als noch deutlich sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Jülicher Wissenschaftler haben nun ein neues Konzept vorgestellt, das zehnmal größere Ströme beim Laden und Entladen erlaubt als in der Fachliteratur bislang beschrieben. Die Verbesserung erzielten sie durch eine „clevere“ Materialwahl. Alle Komponenten wurden aus Phosphatverbindungen gefertigt, die chemisch und mechanisch sehr gut zusammenpassen.

Die geringe Stromstärke gilt als einer der Knackpunkte bei der Entwicklung von Festkörperbatterien. Sie führt dazu, dass die Batterien relativ viel Zeit zum...

Im Focus: It’s All in the Mix: Jülich Researchers are Developing Fast-Charging Solid-State Batteries

There are currently great hopes for solid-state batteries. They contain no liquid parts that could leak or catch fire. For this reason, they do not require cooling and are considered to be much safer, more reliable, and longer lasting than traditional lithium-ion batteries. Jülich scientists have now introduced a new concept that allows currents up to ten times greater during charging and discharging than previously described in the literature. The improvement was achieved by a “clever” choice of materials with a focus on consistently good compatibility. All components were made from phosphate compounds, which are well matched both chemically and mechanically.

The low current is considered one of the biggest hurdles in the development of solid-state batteries. It is the reason why the batteries take a relatively long...

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Quantenverschränkung erstmals mit Licht von Quasaren bestätigt

20.08.2018 | Physik Astronomie

1,6 Millionen Euro für den Aufbau einer Forschungsgruppe zu Quantentechnologien

20.08.2018 | Förderungen Preise

IHP-Technologie darf in den Weltraum fliegen

20.08.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics