Infrarotschweissen

Wie Infrarotschweissen bei Kunststoffen abläuft

Das Verfahren gehört innerhalb der Kunststoffverarbeitung zum Schweissen und damit zu den thermischen Fügeverfahren. Die Bauteiloberflächen werden durch einen Strahler erwärmt, ohne dass ein Heizelement die Fügefläche direkt berührt. Nach der Erwärmungsphase wird der Strahler entfernt oder aus dem Prozessraum bewegt, anschliessend werden die Teile gefügt und unter Druck bis zur ausreichenden Erstarrung gehalten. Entscheidend sind eine reproduzierbare Energieeinbringung, passende Fügegeometrien und eine auf den Werkstoff abgestimmte Prozessführung.

Typische Anwendungen für berührungslos erwärmte Fügeflächen

Infrarotschweissen wird für thermoplastische Bauteile verwendet, bei denen saubere Fügeflächen und eine gleichmässige Erwärmung entlang der Schweisszone erforderlich sind. Das Verfahren eignet sich für Gehäuse, technische Formteile, Hohlkörper oder funktionale Baugruppen mit umlaufenden oder segmentierten Schweissnähten. Es wird auch dann gewählt, wenn ein direkter Kontakt mit einem Heizwerkzeug unerwünscht ist, etwa um Anhaftungen an der Heizfläche oder mechanische Beeinflussungen der Fügezone zu vermeiden.

Prozessausprägungen und relevante Einflussgrössen

Unterschiede ergeben sich unter anderem aus der Auslegung der Strahler, dem Abstand zur Fügefläche, der Abschirmung gegen ungewollte Wärmeeinwirkung und dem Bewegungsablauf zwischen Erwärmen und Fügen. Je nach Bauteil können ganze Nahtbereiche gleichzeitig oder definierte Konturen gezielt erwärmt werden. Für die Nahtqualität sind vor allem Werkstoff, Oberflächenzustand, Erwärmungszeit, Temperaturverlauf, Umsetzzeit und Fügedruck massgebend. Auch die Bauteilgeometrie beeinflusst, wie gleichmässig die Wärmestrahlung in die spätere Schweisszone eingebracht werden kann.

Abgrenzung zu anderen Schweissverfahren in der Kunststoffbranche

Innerhalb der Hierarchie ist Infrarotschweissen eine Unterform von Schweissen und klar von mechanischen oder chemischen Fügeverfahren zu unterscheiden. Gegenüber Heizelementschweissen oder Spiegelschweissen erfolgt die Erwärmung kontaktlos, nicht über eine direkt anliegende beheizte Fläche. Vom Laserschweissen unterscheidet sich das Verfahren dadurch, dass die Erwärmung offen über Strahlung auf die Fügezone erfolgt und nicht über eine auf optische Durchstrahlung und Absorption ausgelegte Werkstoffpaarung. Im Unterschied zu Ultraschall-, Vibrations- oder Rotationsschweissen wird die Schmelze nicht primär durch mechanische Relativbewegung erzeugt, sondern durch externe Wärmestrahlung.