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.