Housing-Lösungen Elektronikkomponenten sicher mit dem Laser kapseln

Autor / Redakteur: Malte Borges * / Franz Graser

Baugruppen, die sich in rauer Umgebung behaupten müssen, erfordern preiswerte und sichere Housing-Lösungen. Das Laser-Kunststoffschweißen punktet mit einer prozessintegrierten Qualitätssicherung.

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Kompakt und innovativ: Das LED-Beleuchtungsmodul.
Kompakt und innovativ: Das LED-Beleuchtungsmodul.
( LPKF)

Wasser und elektrischer Strom vertragen sich nicht besonders gut. Für eine hochwertige AquaTechnics-LED-Poolbeleuchtung spielten die Vorteile des Laser-Kunststoffschweißens eine wichtige Rolle. Die AquaTechnics-Poolbeleuchtung ist eine Kombination aus den Zukunftstechnologien LED und Laser-Durchstrahlschweißen.

Dichte und optisch hochwertige Schweißnähte waren die wichtigsten Anforderungen an das Produkt. Das Bauteil muss einem Wasserdruck von 2 bar dauerhaft standhalten. Als Verfahren für das Fügen der Kunststoffteile wurde das Laser-Durchstrahlschweißen identifiziert. Es kommt ohne Zuschlagstoffe aus und erlaubt die Bauteilprüfung bereits im Prozess. Anders als bei Vibrations- oder Reibschweißungen treten weder mechanische noch dynamische Belastungen auf, und die Schweißkontur lässt sich einfach durch Änderung der Wegpunkte anpassen.

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Der Fügeprozess darf die Baugruppe nicht beschädigen

Damit steht die AquaTechnics-Poolleuchte für typische Herausforderungen: Die empfindliche Elektronik muss in einem wirtschaftlichen Verfahren gegen die Umwelteinflüsse geschützt werden. Natürlich darf auch der Fügeprozess keine Beschädigung an der elektronischen Baugruppe verursachen.

Das Laserstrahl-Kunststoffschweißen ist seit zwanzig Jahren in immer mehr industriellen Anwendungen zu finden – zum Beispiel in hochwertigen Elektronikbaugruppen, bei Sensoren oder für pneumatische und hydraulische Bauteile nach den strengen Vorgaben der Automobilindustrie.

Beim Laser-Durchstrahlschweißen unterscheiden sich die zu fügenden Bauteilhälften in ihren Laser-Transmissionseigenschaften. Eines der beiden Bauteile ist transparent für die eingesetzte Laserwellenlänge, das andere absorbiert die Laserenergie. Der Laserstrahl passiert das obere Bauteil annähernd ungehindert. An der Grenzfläche zur zweiten Bauteilhälfte wird das Licht absorbiert und in Wärme umgewandelt.

Die entstehende Energie wird durch Wärmeleitung auch auf die transparente Bauteilhälfte übertragen und schmilzt sie lokal auf. Kühlt das Bauteil wieder ab, dann erstarrt das Material und eine stoffschlüssige Verbindung mit einem Schweißfaktor (Verhältnis der Zugfestigkeit der Schweißnaht zur Zugfestigkeit des Grundwerkstoffes) nahe 1 entsteht.

Das Verfahren erlaubt eine Reihe von Qualitätssicherungen im Prozess. So lassen sich zuverlässige Aussagen über den Fügeprozess treffen. Die Fertigungsparameter werden für jedes einzelne Bauteil separat erfasst und für die Rückverfolgbarkeit gespeichert. Für den industriellen Einsatz stehen verschiedene Stand-Alone-Systeme und auch raumsparenden Integrationsschweißköpfe mit getrennter Steuereinheit zur Verfügung.

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