23948sdkhjf

Superfog med lasersvetsning

Att svetsa samman plast med laser får allt större uppmärksamhet. Fördelarna är många – hög fogkvalitet, minimal värmepåverkan på materialet och högsta precision. Solectro i Lomma kan berätta mer om denna framtidsteknik.






Hemligheten med lasersvetsning är att den beröringsfria sammanfogningsmetoden styr energikoncentrationen med stor noggrannhet.

– Lasersvetsning används när en ren och homogen precisionsfog krävs. Ingen värmeuppbyggnad sker i omgivande material, vilket gör metoden speciellt lämpad för sammanfogning av ytor som ligger nära känslig elektronik, exempelvis i fjärrlåsenheten till bilar och andra känsliga elektronikinkapslingar, berättar Gerhard Tetzlaff som är företagets grundare, ägare och vd.

Den partikelfria precisionssvetsningen har en noggrannhet på mikrometer, vilket gör sammanfogningstekniken högintressant även inom områden som medicinteknik. Lasersvetsning används med stor framgång för medicinska högriskprodukter i klass III, som exempelvis hjärtkatetrar för ballongvidgning. Avgörande kvalitetssäkring är att svetsningen bara påverkar det materialområde som sammanfogas.

Andra fördelar är att svetskonturen kan förändras både snabbt och enkelt, vilket innebär att enstyckstillverkning och kortserier inte innebär någon tidsödande omställning.

Passar alla plaster för lasersvetsning?

Det är den optiska transmissionen hos ett material som avgör och de flesta termoplaster är naturligt transparenta för laservåglängder. Tillsatser i plastmaterialet kan ändra egenskaperna till att vara en energiabsorbent, där laserenergin omvandlas till värme.

– De allra flesta termoplaster passar för lasersvetsning, exempelvis PA, PP, PBT, POM, PC och PE. Men högfyllda och fiberbaserade måste kontrolleras extra noga genom praktiska tester, konstaterar Gerhard Tetzlaff.

Och för att ytterligare förenkla materialval och kvalitetsarbetet har LPKF tagit fram en speciell transmissionsmätare som både snabbt och enkelt kan avgöra hur väl en plastdetalj passar för att sammanfogas med lasersvetsning.

Den senaste nyheten från LPKF är ett vidareutvecklat hybridkoncept för tredimensionell lasersvetsning av större detaljer. Denna nya LPKF TwinWeld3D svetsar stora dubbelkrökta ytor utan problem.

Vid svetsningen behövs ett definierat sammanfogningstryck och i hybridsystemet är det svetshuvudet som utverkar detta med hjälp av en tryckreglering som följer laserstrålen, vilket innebär att ovansidan ligger helt öppen. Det kostsamma övre låsverktyget behövs inte längre, vilket spar pengar och ger större flexibilitet.

Dessutom tillför speciella halogenlampor extra energi till svetszonen genom strålning. Kombinationen halogen/laser ökar processhastigheten och svetskvaliteten, samtidigt som inre spänningar reduceras.

Systemet används bland annat vid sammanfogning och slutmontering av strålkastare till fordon. Metoden ger utrymme för ökad formfrihet vid design av strålkastarsystem, vilket öppnar nya spännande möjligheter.

Ett annat viktigt område är punktmontering. LQ-Spot är en innovativ metod för att snabbt med hjälp av laser förankra komponenter i plastkåpor. Tekniken påminner om nitning och eliminerar att överskottsmaterial hamnar på fel ställe, en risk som finns med traditionella metoder som exempelvis ultraljudssvetsning.

I produktprogrammet finns även LQ-Power, som är ett enklare fristående nyckelfärdigt system för lasersvetsning av plast. Det integrerade roterande bordet matas antingen manuellt eller automatiskt. Litet ytbehov och snabba omställningstider på mindre än tio minuter gör systemet extremt flexibelt.





Tvåstegsformsprutning och varmpräglig används vanligtvis idag för tillverkning av tredimensionella små kretskort (s k MID) och bägge metoderna är knutna till produktspecifika verktyg.

LPKF har därför utvecklat en speciell laserbaserad teknik för tillverkning av MID. Metoden ger även utrymme för prototyparbete ända fram till serieproduktion. Metoden går i korthet ut på att den lilla basplattan formsprutas på konventionellt sätt i ett steg och materialet som används är dopat med ett specialadditiv som tagits fram i samarbete med BASF. Laseraktiverande plaster omfattar de vanligaste konstruktionstermoplasterna och vissa avancerade termoplaster, som exempelvis LCP.

I nästa steg aktiveras additivet i plastdetaljen med hjälp av laserstrålen, samtidigt som plastytan ruggas mikroskopiskt. Tredje steget är metallisering och metalluppbyggnaden sker bara där laseraktiveringen skett. En snabb och enkel process, som är högintressant för allt från fordonsindustrin till mobiltelefoni.

Priset för att investera i ett lasersvetssystem är betydligt högre än för andra svetstekniker, men Gerhard Tetzlaff understryker att man vid en kostnadsanalys ta hänsyn till hela produktionskedjan. Och i de allra flesta fall visar en sådan kalkyl att totalkostnaden istället är lägre. Färre fixturer, mindre kassation, snabbare produktionshastighet och högre driftsäkerhet är några viktiga besparingar.

Av Katarina Elner-Haglund

(Faktaruta)

Lasersvetsning

Vid lasersvetsning fixeras ett transparent material (t ex PC, PMMA, POM eller PP) med tryck mot ett energiabsorberande material med lämplig infärgning. Laserstrålen passerar genom det transparenta plastskiktet till det undre skiktet, som i ytskiktet absorberar laserstrålens energi och värms upp. Värmen överförs också till det transparenta materialet som även det smälter och de båda materialen svetsas samman.

Det finns ett stort behov inom medicinteknisk industri att sammanfoga transparenta produkter. Det tyska forskningsinstitutet Fraunhofer har därför utvecklat en svetsmetod med transparenta plaster som naturligt tar upp energi i det infraröda intervallet. Arbete pågår för fullt med att kartlägga absorptionsspektrum hos olika polymerer för att identifiera våglängdsområden där plast naturligt absorberar laserstrålning runt 1700 nm.

(Faktaruta)

Kort om Solectro AB

Företaget har specialiserat sig på två verksamhetsområden. Det ena handlar om att utveckla maskiner och program för elektronikframställning, exempelvis mönsterkort. Processen omfattar allt från CAD-konstruktion av mönsterkort till kortserier och prototyper med mycket hög upplösning.

Det andra området är mekanik- och automationssidan. Här utvecklas och levereras maskiner och mjukvara för tillverkning och automatisering av exempelvis lasersystem, koordinatmätmaskiner, robotsystem och palettsystem. Företaget levererar skräddarsydda och nyckelfärdiga anläggningar med hög precision för upp till tredimensionell bearbetning inom områden som exempelvis fräsning av plast, laserskärning och -svetsning, märkning, tryckning, limning. Fräsning av plast är idag ett alternativ till 3D-skrivare, både för prototyper och för kortserieproduktion. Det handlar också mycket om vakuumteknik för positionering av arbetsstycken och ren produktionsmiljö, inte minst inom renrumsapplikationer.

Solectro startades av Gerhard Tetzlaff 1983 och bolaget har idag sju anställda och omsätter cirka 12 miljoner kronor. Företaget representerar tyska LPKF Laser & Electronics AG i Sverige, Norge och Danmark.
Kommentera en artikel
Utvalda artiklar

Nyhetsbrev

Sänd till en kollega

0.079