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Toolfreie 3D-Fügetechnik für designoptimierte Automotive Frontscheinwerfer

Ziel des Kooperationsprojektes

Entwicklung eines Prozesses zum Laserdurchstrahlschweißen, bei dem die beiden Bauteile eines Frontscheinwerfers nicht mehr durch eine aufwändige Spanntechnik miteinander vorgespannt werden. Die Fügezone wird in Form einer Schnappverbindung umgestaltet und bringt so den nötigen Fügedruck auf.

Spannwerkzeuge sind somit nicht mehr notwendig. Diese Neuentwicklung wurde im Rahmen des Projektes an einem Prototyp umgesetzt und anschließend auf seine umfassende Funktionsweise geprüft.

Prozessentwicklung

Durch Versuche mit verschiedenen Laserleistungen und Arbeitsabständen wurde erfolgreich bewiesen, dass eine mediendichte Verbindung der beiden Kunststoffschalen erreicht werden kann.

Grenzen zeigen sich bei der Ästhetik der Schweißnähte durch Quetschfluss. Dadurch kann das Verfahren für die Laserbearbeitung von sichtbaren Bereichen momentan nur beschränkt eingesetzt werden. Für Applikationen, die nicht nach ästhetischen Gesichtspunkten bemessen werden, ergeben sich jedoch neue Perspektiven für den Einsatz dieses Verfahrens.

Durch die enge Verknüpfung von Produktentwicklung und Bearbeitungsprozess zeigt das toolfreie Laserdurchstrahlschweißen neue Möglichkeiten der Prozessund Kostenoptimierung auf.

Prozessparameter

Laserleistung bis 400 Watt
Arbeitsabstand 230 mm
Prozesszeit 40 Sek.
Dichtigkeit (Tauchtest) erreicht bei 15 J/mm

Entwicklungsausblick

Das entwickelte Funktionsprinzip konnte anhand einer komplexen Fügekontur erfolgreich umgesetzt werden und kann somit auf weitere Anwendungs- und Produktbereiche übertragen werden. Mit den im Projekt erlangten Erkenntnissen bzgl. der Fügezonengestaltung kann die Geometrie weiter optimiert werden und so ein verbessertes Setzverhalten erzielt werden. Damit können Schweißnähte erzeugt werden, die hohen Designansprüchen genügen.

Des Weiteren kann die Bestrahlungsstrategie durch die exakte Bestimmung der optischen Eigenschaften des transparenten Fügepartners weiter angepasst und optimiert werden, wodurch ebenfalls ein verbessertes Setzverhalten sowie bessere mechanische Eigenschaften der Schweißnaht erzielt werden können.