Qualitätssicherung beim Laserstrahlschweißen additiv gefertigter thermoplastischer Bauteile

Als Teilgebiet der Additiven Fertigung bildet das Fused Deposition Modeling (FDM) eine Möglichkeit, Bauteile aus thermoplastischen Kunststoffen zu fertigen. Besonders im Prototypenbau, beim Herstellen kleiner Losgrößen und für personalisierte Produkte bietet sich das Verfahren an, da im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wie dem Spritzguss vorgelagerte Prozesse wie das Anfertigen von Werkzeugen entfallen. Größere und komplexere Baugruppen haben die Folge, dass additiv gefertigte Bauteile miteinander verbunden werden müssen. Ein flexibles und industriell etabliertes Fügeverfahren für thermoplastische Kunststoffe ist das Laserdurchstrahlschweißen. In der Praxis muss der Laserprozess individuell auf die Bauteilform, das Transmissionsverhalten und den Schmelzpunkt des jeweiligen Kunststoffes angepasst werden.

Aufgrund der Art und Weise des schichtweisen Aufbaus bei Bauteilen, die mittels FDM gefertigt werden, kommt es lokal zu Änderungen der Transmission des Lasers durch den transparenten Fügepartner. Dies hat zur Folge, dass der Fügeprozess in Abhängigkeit des Transmissionsgrades lokal gesteuert werden muss.

Ziel des Forschungsprojektes QualLa ist die Entwicklung eines Verfahrens, welches das Laserdurchstrahlschweißen von mittels FDM gefertigten Bauteilen ermöglicht. Da der Aufbau von Prozesswissen kleine und mittlere Unternehmen (KMU) wegen finanzieller und personeller Limitierungen vor Herausforderungen stellen kann, soll im Rahmen des Projekts ein Expertensystem zur Prozessunterstützung entwickelt werden. In dem Expertensystem soll das erforderliche Fachwissen erfasst werden, um eine qualitätssichernde Nutzung zu erlauben, sodass die Mitarbeitenden in KMU die Technologie ohne vollständiges Wissen über die Prozesstechnik einsetzen können.