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Befestigung von Metallteilen auf Kunststoff
Laser-Heißverstemmen – eine neue Art der Befestigung von Metallteilen auf Kunststoff (Bild: LPKF Laser & Electronics AG)
Heißverstemmen als alternative Fügetechnik
Dieses Laserverfahren kann, auch in der Großserienfertigung, das Schrauben, Kleben und insbesondere das Nieten vorteilhaft ersetzen, zum Beispiel bei der Leiterplattenmontage in spritzgegossenen Gehäusen . Das Heißverstemmen ähnelt dem Laser-Kunststoffschweißen und weist die für diese Technologie typischen Vorteile auf, wie geringe mechanische Belastung der Fügepartner, eine kleine Wärmeeinflusszone sowie eine hohe Reproduzierbarkeit. Nachteile beispielsweise des Ultraschall- und Heißgasnietens, wie der hohe Reinigungsaufwand und die Gefahr der Beschädigung elektronischer Baugruppen, werden mit diesem Verfahren vermieden.
Verfahren
Muss beispielsweise eine Elektronikplatine in einem Gehäuse befestigt werden, befinden sich am Spritzgussteil meist Dome, die durch die Platine ragen. Am anderen Ende befindet sich ein zusätzlicher Fügepartner, der sog. Nietkopf. Die eingebrachte Laserstrahlung tritt durch den Nietkopf, welcher für diese Wellenlängen eine ausreichend hohe Transmission aufweist. Die für den gleichen Wellenlängenbereich absorbierende Oberfläche des Doms erwärmt sich. Über Wärmeleitung werden die beiden Bauteile bis zur Plastifizierung erhitzt und unter Einwirkung einer bestimmten Anpresskraft stoffschlüssig miteinander verbunden.
Einsatzmöglichkeiten und Materialien
Neben der Befestigung von Platinen sind grundsätzlich alle Einsatzmöglichkeiten denkbar, bei denen unterschiedliche Materialien mittels Nietverfahren verbunden werden, z.B. auch die Befestigung von Magneten. Bezüglich des Materials lassen sich nahezu alle für das Laserschweißen von Kunststoffen geeigneten Thermoplaste wie z.B. PA, PP, PBT, POM, PC und PE verwenden. Zudem ist das Heißverstemmen für die automatisierte Fertigung und damit für Anwendungen in der Großserienfertigung geeignet. Das Verfahren kann effektiv überwacht und jeder einzelne Fügeprozess dokumentiert werden.
Kompaktes Modul
Die Abmessungen für ein Laser-Heißverstemm-Modul sind überschaubar und bewegen sich im Bereich eines Industriehandschraubers für die Fertigung. Die Modul- und Prozesssteuerung befindet sich in einem 19“ Einschubgehäuse. Speziell zur Integration des Systems in eine vollautomatisierte Zelle werden alle relevanten Ein- und Ausgangssignale an einer externen Schnittstelle zur Verfügung gestellt, um die anwenderseitige Anpassung der Prozesseinflussparameter und die Überwachung des Prozesses zu gewährleisten.