Ein Beitrag zum Vibrationsschweissen von dreidimensionalen Fügenahtgeometrien sowie zum Schweissen von hochtemperaturbeständigen Thermoplasten

Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei Herausforderungen im Bereich des Schweissens von Kunststoffen fokussiert und entsprechende Lösungsalternativen betrachtet. Das Vibrations-schweissen von dreidimensionalen Fügenähten kann eine grosse Herausforderung darstel-len, da durch die Abweichung der Fügeebene von der Vibrationsebene ein verminderter Wärmeeintrag erfolgt. Es konnte in diesem Zusammenhang gezeigt werden, dass die Gren-zen des Vibrationsschweissens durch die Kombination aus Infrarotvorwärmung und Vibrati-onsschweissen erweitert werden können. Für dreidimensionale Bauteilgeometrien sind mit Hilfe des Vibrationsschweissens mit Infrarotvorwärmung unter bestimmten Bedingungen hochfeste Schweissnähte realisierbar. Der weitere Fokus dieser Arbeit liegt auf dem mehr-stufigen Schweissen von hochtemperaturbeständigen Thermoplasten. Da die plastifizierten Fügezonen während der verfahrenstypischen Umstellphase stark abkühlen und daraus Schweissnähte mit verminderten Eigenschaften resultieren können, stellt dies eine weitere Herausforderung in der Serienproduktion dar. Im Rahmen der Untersuchungen wurde nach-gewiesen, dass durch den Einsatz des Infrarot-, des Warmgasserien- und des Vibrations-schweissens mit Infrarotvorwärmung bei entsprechender Parameterwahl hochfeste Schweissnähte generiert werden können. Dabei werden die Langzeiteigenschaften der ge-nerierten Verbindungen jedoch stärker von der Art der Wärmeeinbringung beeinflusst als die Kurzzeiteigenschaften. Des Weiteren konnte auf Basis der Kurz- und Langzeitprüfungen ein Lebensdauermodell entwickelt werden, mit dem die Langzeiteigenschaften von ge-schweissten hochtemperaturbeständigen Thermoplasten prognostiziert werden können.