Steigerung der Festigkeit für einen ressourceneffizienten Hei?gasschwei?prozess durch eine neuartige Hei?gas-Düse und durch eine neuartige Fügebewegung

Im einem vorangegangenen Forschungsvorhaben zwischen der GMB Kunststoffteile GmbH und dem Bereich Kunststofftechnik (LKT) – Fakult?t Maschinen und Systeme der Hochschule Esslingen (F?rderkennzeichen: ZF4166303FH8) wurde eine neuartige Aufsatz-Düse zum Hei?gasschwei?en von Kunststoffen entwickelt [DE 20 2021 101 884 U1 – Gebrauchsmusterschrift: Vorrichtung zum Schwei?en von Kunststoffteilen]. Ein Vorteil des berührungslosen Schwei?verfahren (Hei?gasschwei?en) ist unter anderem, dass keine Partikel entstehen, welche im sp?teren Betrieb der Bauteile zu Systembesch?digungen führen. Durch diese neuartige Aufsatz-Düse ergeben sich einige Vorteile gegenüber derzeit eingesetzten Rund-Düsen. Es kann z.B. die Fügezone deutlich schneller und gleichm??iger erw?rmen werden.

In dem neuen Forschungsvorhaben soll das Aufsatz-Düse-System weiterentwickelt werden, damit es m?glich ist dreidimensional verlaufende Schwei?n?hte gleichm??iger zu erw?rmen. Dabei soll der Einfluss der neuartigen Aufsatz-Düse auf die Schwei?verbindung erforscht werden, als auch die gezielte, gleichm??ige Erw?rmung des Kunststoffbauteils im Bereich der Fügezone. Ein weiterer Punkt in dem Forschungsprojekt ist die Fügebewegung des weiterzuentwickeln. Um die Wirtschaftlichkeit des Hei?gasschwei?ens signifikant zu verbessern und neue Anwendungsfelder zu erschlie?en, ist das Ziel die Festigkeit der gefügten Bauteile an der Schwei?naht zu erh?hen. Hierbei soll durch einen roboterbasierten Ansatz eine Fügebewegung w?hrend des Schwei?vorgangs in den Prozess integriert werden, um die Schwei?nahtfestigkeit zu verbessern. Zudem soll durch die Weiterentwicklung der Aufsatz-Düse es erm?glicht werden, festigkeitshemmende Geometrien wie Kanten oder Radien deutlich besser verschwei?en zu k?nnen und durch gezielte Gasführung sollen auch dreidimensionale Nahtverl?ufe schwei?bar werden. Dadurch kann die Nahtfestigkeit weiter verbessert werden kann. Durch eine h?here Schwei?nahtfestigkeit kann das Bauteil dünnwandiger ausgeführt werden. Insgesamt stehen bei der Bauteilkonzeption durch einen geringeren Festigkeitsabfall in der Fügestelle deutlich mehr M?glichkeiten zur Verfügung. Daher ist der Bedarf für ein neues Hei?gas-Düsenkonzept und einer neuartigen Fügebewegung hoch.

Laufzeit: September 2021 – August 2023
Projektpartner: GMB Kunststoffteile GmbH, robomotion GmbH, TU Chemnitz - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
F?rderzeichen: KK5052604WO0
Projekttr?ger: AiF Projekt GmbH, ZIM-Kooperationsprojekte
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Matthias Deckert, Johannes Schmid, M.Sc.

Auswahl an Ver?ffentlichungen im Rahmen des Projekts:

•  Analyse von zwei verschiedenen Düsensystemen zum Hei?gasschwei?en mittels CFD-Simulationen und Messergebnissen