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Projekt "Mikrowellenschweißen"

Entwicklung eines neuen Fügeverfahrens zum Schweißen von Thermoplasten mittels Mikrowellenstrahlung für Fügezeiten <1s, sowie eines neuartigen Mikrowellenkonzepts mit optimaler elektromagnetischer Feldverteilung und Wirkungsgrad >80%.

Hintergrund und Inhalt des Projekts

Mit den rasant steigenden Produktionsmengen und Anwendungsgebieten von Kunststoffen steigt gleichzeitig ebenso der Bedarf an individuellen geeigneten Fügeverfahren dieser Materialien. Neben den mechanischen und klebetechnischen Verbindungen von Kunststoffen gewinnen vor allem thermische Fügeverfahren, sprich das Schweißen, aufgrund der hohen Verlässlichkeit, hohen Festigkeit und geringen Taktzeit in der Kunststoffverarbeitung immer mehr an Bedeutung.

Projektziel

Im Rahmen des Projektes soll ein neuartiges Fügeverfahren auf Basis von Mikrowellenstrahlung entwickelt werden. Zu verschweißende Thermoplasten werden zunächst mit durch Mikrowellenenergie anregbaren Additiven im Zweikomponentenspritzguss kombiniert, um unter Einfluss von Mikrowellen Fügezeiten von < 1 s zu erzielen.

Ziel neben der Schweißbarkeit von Thermoplasten mittels Mikrowellenstrahlen ist die Energieersparnis des Fügeprozesses sowie ein geringer Verzug der verschweißten Bauteile.

Herausforderung

Um Materialien mittels Mikrowellen erwärmen zu können, müssen diese elektromagnetische Energie absorbieren. Somit wird grundlegend das Werkstoffverhalten durch Mikrowellen angeregte Materialien (Kunststoffe) untersucht.

Das Schweißnahtmaterial soll im Zwei-Komponenten-Spritzguss-Verfahren aufgebracht werden. Erst dadurch kann die Energie nur an der Schweißnaht eingebracht werden. Durch Wärmesimulation und Simulation der Feldlinienverteilung sollen zukünftig Vorhersagen über die benötigten Mikrowellenleistung, Feldlinienverteilung und dadurch benötigte Bestrahlungsdauer getroffen werden.

Ein hoher Marktbedarf besteht in der Automobilindustrie, Medizintechnik, Luftfahrt sowie in der Verpackungsindustrie, bei welcher die Zugänglichkeit der Werkstoffe ein großes Problem ist.

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