Zaawansowane spawanie laserowe polimerów
Użycie polimerów (tworzyw sztucznych) pozwala w wielu dziedzinach znacznie obniżyć ciężar i koszty, a także ograniczyć negatywny wpływ na środowisko dzięki możliwości recyklingu. Wytworzenie części składającej się z jednego kawałka materiałów, bez połączeń, jest najczęściej niemożliwe. Potrzebne jest łączenie elementów, a spawanie laserowe polimerów staje się silnym konkurentem dla konwencjonalnych technik spawania. Finansowany przez UE projekt "Extending the process limits of laser polymer welding with high-brilliance beam sources" (POLYBRIGHT) doprowadził do rozwoju tej technologii. Badacze opracowali nowe koncepcje laserów działających w średniej podczerwieni zgodnie z właściwościami absorpcyjnymi polimerów. Zwiększono moc lasera, dzięki połączeniu kilku laserów diodowych, oraz opracowano źródło lasera w bliskiej podczerwieni i laser przeznaczone specjalnie do polimerów, bez konieczności stosowania dodatków. Innowacyjne optyka kształtowania wiązki umożliwiła modyfikowanie intensywności źródła lasera oraz uzyskanie ulepszonych parametrów spawania. Uczeni rozszerzyli także zakres materiałów zgodnych z tą technologią poprzez opracowanie polimerów i dodatków dostosowanych do odpowiedniej długości fal. Technologia POLYBRIGHT pozwala na wykonywanie jednego z najtrudniejszych procesów, a mianowicie zgrzewania elementów białej armatury, na przykład plastikowych umywalek. Poprawa wydajności procesu, w tym ulepszenie technologii odprowadzania ciepła oraz szybkiego skanowania, a także zastosowanie elastycznych, rekonfigurowalnych maszyn montażowych pozwolą na uzyskanie wysokiej produktywności i niezawodności przy niskich kosztach. Opracowano trzy różne koncepcje prototypowego urządzenia, łączące nowe źródła lasera o wysokiej luminancji oraz technologie optyczne i szybkiego skanowania. Stworzono je z myślą o potrzebach partnerskich europejskich firm przemysłowych sektora motoryzacyjnego, armatury i urządzeń medycznych. Prototypy wykazały się dobrą produktywnością, jakością, czasem jednostkowym i powtarzalnością procesu. Wszystkie testy potwierdziły konkurencyjność spawania laserowego polimerów w stosunku do tradycyjnych technik spawania. Na stronie internetowej projektu POLYBRIGHT można znaleźć informacje na temat prowadzonych badań, wraz z dokumentacją, biuletynami i filmami wideo. Powstałe dzięki projektowi rozwiązania umożliwiają przezwyciężenie ograniczeń dotyczących jakości i szybkości, które do niedawna utrudniały stosowanie spawania laserowego materiałów polimerowych. Działania te otwierają nowe rynki przed systemami laserowymi oraz umacniają konkurencyjność UE na arenie międzynarodowej.
Słowa kluczowe
Spawanie laserowe, polimery, technologia spawania, spawanie laserowe polimerów, źródła wiązki o wysokiej luminancji, średnia podczerwień, lasery diodowe, optyka kształtowania wiązki, technologia odprowadzania ciepła, szybkie skanowanie
