Thermische Simulation des Laserdurchstrahlschweißprozesses von teilkristallinen Thermoplasten

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Zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit komplexer Bauteilsysteme aus Kunststoffen sind oft Fügeverfahren notwendig, da die Geometrien, die im Spritzgießprozess hergestellt werden, technische und wirtschaftliche Grenzen aufweisen. Der Fügeprozess ist häufig entscheidend für die Funktionalität eines Bauteils und stellt in der Regel einen der letzten Schritte in der Prozesskette dar. In den letzten Jahren hat sich das Laserdurchstrahlschweißen als etabliertes Fügeverfahren in der industriellen Serienfertigung durch fortschreitende Maschinen- und Prozessentwicklung durchgesetzt. Eine realitätsnahe Simulation des Erwärmvorgangs verbessert das Prozessverständnis und ermöglicht eine effizientere Prozesskontrolle durch Kenntnis der Fügenahttemperaturen. Zudem erleichtert das Wissen über optimale Schweißprozessparameter die Prozesseinrichtung und reduziert den Bedarf an zeit- und kostenintensiven Experimenten. Ein thermisches Simulationsmodell wird entwickelt, um Anwender beim schnellen und zuverlässigen Einrichten des Laserdurchstrahlschweißens zu unterstützen. Das Modell beschreibt den Erwärm- und Abkühlprozess von Thermoplasten im Simultan- und Konturschweißverfahren. Um genaue Berechnungsergebnisse zu erzielen, müssen die Eingangsdaten, wie thermische und optische Materialeigenschaften, präzise bestimmt werden. Es werden geeignete Messsysteme zur Bestimmung dieser Daten untersucht und deren Übertragbarkeit auf den Laserdurchstrah