Ambossfreies Ultraschallschweißen für nur einseitig zugängliche Schweißsituationen

Vorhabenbeschreibung:

Das Ultraschallschweißen ist aufgrund zahlreicher Vorteile wie der geringen Zykluszeit, der vergleichsweise günstigen Anlagentechnik und des einstufigen Prozesses kostengünstiger gegenüber anderen Kunststoff-Schweißverfahren. Die bisherige Notwendigkeit der beidseitigen Zugänglichkeit bei punktuellen Verbindungen stellt jedoch einen der größten Nachteile dieses Fügeverfahrens dar. Die Verwendung von Handgeräten bei nur einseitig zugänglichen Bauteilen ist Stand der Technik. Dies ist jedoch aktuell durch die mangelnde Erfahrung und die geringen erzielten Schweißnahtqualitäten nicht zielführend. Hierbei muss der untere Fügepartner die Aufgaben des Ambosses übernehmen und dementsprechend eine gewisse Bauteilsteifigkeit aufweisen, über die bisher keine verifizierte Aussage getroffen werden kann. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ambossfrei ultraschallgeschweißte Bauteile systematisch zu untersuchen um eine validierte Aussage über die mindestens notwendige Bauteilsteifigkeit des unteren Fügepartners treffen zu können. Hierbei sollen experimentelle Untersuchungen und parallel dazu ein Simulationsmodell zum Einsatz kommen. Mit Hilfe dieses Modells, wird zuvor eine Entscheidung getroffen, ob die prinzipielle Machbarkeit für das ambossfreie Ultraschallschweißen der entsprechenden Probekörpergeometrien gegeben ist oder geringe Anpassungen notwendig sind. Abschließend sollen die Ergebnisse in Auslegungs- und Gestaltungsrichtlinien festgehalten und in Form von DVS-Regelwerken veröffentlicht werden. Dies bietet die Möglichkeit, die notwendige Bauteilgeometrie (in Abhängigkeit des Materials) zukünftig mit einfachen Berechnungen zu bestimmen. Zusätzlich ist es möglich, vorhandene Bauteile entsprechend der notwendigen Steifigkeit anzupassen, um diese ambossfrei mittels Ultraschalles zu fügen. Da der Bereich der kunststoffverarbeitenden Industrie von kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) geprägt ist, ergeben sich durch die Richtlinien besonders für KMU enorme Vorteile.