Kunststoffbearbeitung

Die Anforderungen an Laserprozesse im Bereich Kunststofftechnik sind vielfältig. Das Fraunhofer ILT hat für das Schweißen, Schneiden, Bohren, Strukturieren und Markieren von Kunststoffen individuelle Verfahren entwickelt und qualifiziert – bis hin zu schlüsselfertigen Produktionssystemen. Aufgrund der guten Automatisierbarkeit und des ortsselektiven Energieeintrages eröffnen sich durch Laserprozesse neue Möglichkeiten in der Gestaltung innovativer Kunststoffprodukte und Produktionsprozesse.

Das Spektrum des Leistungsangebotes reicht von Machbarkeitsstudien zu kundenspezifischen Aufgabenstellungen bis zur Integration von Laserprozessen in die Fertigungslinie. Hierzu zählen auch die Beratung zur Behebung von akuten Produktionsproblemen und die Entwicklung applikationsspezifischer Sonderoptiken sowie die Auswahl und Anpassung geeigneter Strahlquellen und Maschinensysteme.

Absorberfreies Transparent- und Folienschweißen

• Auswahl geeigneter Laserwellenlänge in Abhängigkeit der Materialeigenschaften
• Entwicklung von Spanntechnik
• Anlagenintegration

Laserbasierte Kunststoff-Metall-Verbindung

• Belastungsgerechtes Design der Fügegeometrie
• Test und Erprobung

Laserstrahlschweißen in der Kombination transparent-absorbierend

• Charakterisierung optischer Eigenschaften der Fügepartner
• Auslegung der Schweißnahtgeometrie
• Verfahrensentwicklung und Anwendungserprobung

Schweißen von faserverstärkten Kunststoffen

• Robotergeführte, flexible Anpressvorrichtung mit integrierter Bearbeitungsoptik
• Auslegung optischer Systemtechnik unter Berücksichtigung der Streuung im Werkstoff

Laserbasierte Kunststoff-Glas-Verbindung

• Rissvermeidung durch angepasste Bestrahlungsstrategien
• Prozessentwicklung Fügen

Abtragen, Bohren und Schneiden von Kunststoffen

• Schneiden mit CO₂-Laser und Faserlaser
• Abtragen und Bohren mit Ultrakurzpulslaser ohne thermische Schädigung
• Flexible 3D-Strukturierung und unterschiedliche Aspektverhältnisse
• Mikrobohrungen bis <1 µm
• Laserbeschriftung

Qualitätssicherung beim Kunststoffschweißen

• Pyrometrische Prozessüberwachung
• Thermographie

Simulation der Laserprozesse

• Thermische Simulation
• Belastungsanalyse und Strukturmechanische Simulation
• Strahlpropagation in streuenden Werkstoffen

Systemtechnik

• Schweißanlagen
• Schneidanlagen
• Thermische und optische Prozessüberwachungssysteme
• Systemintegration
• Prozesssimulation
• Technologieberatung

Nguyen,N., Brosda, M., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Absorber-free quasi-simultaneous laser welding of transparent microfluidic devices.
LAMP-8th International Congress on Laser Advanced Materials Processing, 21.- 24.5.2019, Hiroshima Japan. Proceedings of LAMP2019, Micro Welding, 19-035 (Th33-L14, A120263), (7 S.), (2019)

Nguyen, N.P., Otto, G.:
Laserdurchstrahlschweißen transparenter Kunststoffe - Teil 3: Technisch-wirtschaftliche Aspekte
JOINING PLASTICS -FUEGEN VON KUNSTSTOFFEN 13 (3-4), 176-181 (2019)

Engelmann, C., Hopmann, C., Wurzbacher, S.
Laserstrahlmikrostrukturierung von Magnesiumblechen aus ME20 – Potenziale für die In-Mould-Assembly von Kunststoff/Magnesium-Hybridverbindungen.
JOINING PLASTICS -FUEGEN VON KUNSTSTOFFEN 13(3-4), 182-189 (2019)

Engelmann, C., Gardiner, G., Voithofer, J., Popow, V., Weidmann, S., Eckstädt, J.:
Inside Manufacturing: Automated joining of hybrid metal-thermoplastic composite structures.
CompositesWorld 10(5), 24-31 (2019)

van der Straeten, K., Sparla, J., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Influence of Self-Organizing Microstructures on the Wettability of Molten Plastic on Steel for Hybrid Plastic-Metal-Joints.
Welding in the World, Open Access, 1-11 (2019)
https://doi.org/10.1007/s40194-019-00765-6 (Open Access)

Nguyen, P., Fatherazi, P., Nippgen, S., Brosda, M., Olowinksy, A., Gillner, A.:
Investigations on energy deposition in polycarbonate by picosecond laser pulses for welding applications.
Procedia CIRP 74, 315-319 (2018)
https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.08.122

van der Straeten, K., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Laser-based plastic-metal-joining with self-organizing microstructures considering different load directions.
Journal of Laser Applications 30(3), 32401- (2018)

van der Straeten, K., Nottrodt, O., Zuric,M., Olowinksy, A., Abels, P., Gillner, A.:
Polygon scanning system for high-power, high-speed microstructuring.
Procedia CIRP 74, 491-494 (2018)

van der Straeten, K.,  Olowinsky, A., Gillner, A.:
Influence of Climatic Changes on the Joint Strength of Laser Joined Plastic-Metal-Hybrids.
Journal of Laser Micro/Nanoengineering 13(3), 287-291 (2018)

van der Straeten, K.,  Olowinsky, A., Gillner, A.:
Influence of climatic changes on the joint strength of laser joined plastic-metal-hybrids.
The 19th International Symposium on Laser Precision Microfabrication Edinburgh Conference Centre, Heriot-Watt University, Edinburgh, UK, 25-28 June, 2018. Proceedings of LPM2018, #18-007, (4 S.), (2018)

Spancken, D., van der Straeten, K., Beck, J., Stötzner, N.:
Laserstrukturierung von Metalloberflächen für Hybridverbindungen.
Lightweight Design 11(4), 16-23 (2018)

Spancken, D., van der Straeten, K., Beck, J., Stötzner, N.:
Laser Structuring of Metal Surfaces for Hybrid Joints.
Lightweight Design 11(4), 16-21 (2018)

Engelmann, C., Molitor, T.:
Diodenlaser ebnet Weg zu Hybrid-Bauteilen. Reproduzierbares quasisimultanes Laserfügen ersetzt Klebeprozesse.
KUNSTSTOFFE 5, 90-93 (2018)

van der Straeten, K., Engelmann, C., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Comparison of laser-based joining approaches for plastic-metal-hybrids -  stength vs. process speed.
3. Internationale Konferenz Hybrid Materials and Structures, 18.-19. April 2018 Bremen, Germany. Proceedings Hybrid Materials & Structures 2018, S. 203-208 (2018)

van der Straeten, K. ,  Wonschik, K.J.,  Olowinsky, A., A. Gillner, A.:
Self-organizing Microstructures on Aluminum for Joining with Fiber-reinforced Plastics.
IIW 2017 70th International Conference. June, 25-30, Shanghai, P.R. China, E79-E84, 1-6 (2017)

Spancken, D., van der Straeten, K., Beck, J., Hofmann, S., Büter, A.:
Lasertechnik für den Leichtbau - Materialhybride aus Kunststoff und Metall.
8. Landshuter Leichtbau Colloquium. Landshut, 8.3./9.3.2017. Tagungsband LLC 2017, 88-99, (2017)

van der Straeten, K., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Laser-based plastic-metal-joining with self-organizing microstructures considering different load directions.
36th Int. Congr. on Applications of Lasers & Electro-Optics, ICALEO, Oct. 22—26, 2017, Atlanta, GA USA. Paper 1502 (6 S.) (2017)

Rodríguez, F., Cotto, I., Dasilva, S., Reym P., Van der Straeten, K.:
Speckle characterization of surface roughness obtained by laser texturing.
Procedia Manufacturing 2017, 519-525 (6 S.) (2017)

Engelmann, C., van der Straeten, K., Heinicke, O.:
Lasertechnik ermöglicht klebstofffreie Hybridverbindungen im Spritzgussprozess
Report Kunststoffland NRW 2017 (1), 8-9 (2017)

Engelmann, C., Oster, L., Olowinsky, A., Gillner, A., Mamuschkin, V., Arntz, D.:
Novel process for butt-joined plastic-metal hybrid compounds
Journal of Laser Applications 29, 22416- (2017)

Brosda, M., Olowinsky, A., Pelzer, A.
Laser Encapsulation of Organic Electronics with Adapted Diode Lasers in Flexible Production Processes
Physics Procedia 83, 214-224 (2016)
LANE 2016, Proceedings of the LANE 2016, Fürth, Germany

van der Straeten, K., Zibner, F., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Laser-based joining of hybrid plastic-metal-components by increasing specific adhesion.
35th Int. Congr. on Applications of Lasers & Electro-Optics (ICALEO® 2016) October 17-20, 2016. Online Proc. Paper 807. (6 S.) (2016)

Engelmann, C., Eckstaedt, J., Olowinsky, A., Aden, M., Mamuschkin, V.
Experimental and Simulative Investigations of Laser Assisted Plastic-metal-joints Considering Different Load Directions
Physics Procedia 83, 1118-1129 (2016)
LANE 2016, Proceedings of the LANE 2016, Fürth, Germany

Engelmann, C., Oster, L., Olowinsky, A., Mamuschkin, V., Arntz, D.:
Novel process for Butt-joined plastic-metal hybrid compounds
35th Int. Congr. on Applications of Lasers & Electro-Optics, ICALEO, October 16-20, 2016, San Diego, US. (5 S.) (2016)

Mamuschkin, V., Olowinsky, A., Engelmann, C.,
Improvement of Energy Deposition in Absorber-free Laser Welding through Quasi-simultaneous Irradiation
Physics Procedia 83, 472-482 (2016)
LANE 2016, Proceedings of the LANE 2016, Fürth, Germany

van der Straeten, K., Britten, S., Schneider, F., Janssen, S., Engelmann, C.:
Lasertechnik für industrielle Leichtbauanwendungen
Kunststoffe Nr 5, 34-38 (2016)

van der Straeten, K., Burkhardt, I, Olowinsky, A., Gillner, A.
Laser-induced self-organizing microstructures on steel for joining with polymers
Physics Procedia 83, 1137-1144 (2016) LANE 2016, Proceedings of the LANE 2016, Fürth, Germany

Aden, M., Mamuschkin, V., Olowinsky, A.:
Influence of carbon black and indium tin oxide absorber particles on laser transmission welding
Opt. Laser Technol. 69, 87-91 (2015)

Brosda, M., Mamuschkin, V., Olowinsky, A.:
Laserwelding of transparent polymer films
LIM 2015 Lasers in Manufacturing, Munich, June 22-25, (5. S.) (2015)

Cosson, B., Deléglise, M., Knapp, W.:
Numerical analysis of thermoplastic composites laser welding using ray tracing method
Composites Part B 68, 85-91 (2015)

Engelmann, C., Eckstädt, J., Olowinsky, A., Aden, M., Mamuschkin, V.:
Examination of the bond strength of laser assisted plastic-metal-joints considering different load directions
LAMP 2015 – the 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing, Kitakyushu, Fukuoka, Japan, (6 S.) (2015)

Engelmann, C., van der Straeten, K., Mamuschkin, V., Olowinsky, A.:
Laserbasierte Fügeverfahren für faserverstärkte Kunststoffe
Große Schweißtechnische Tagung, DVS Congress, Nürnberg 14.-17. September 2015. (5 S.) (2015)

Mamuschkin, V., Engelmann, C., Aden, M., Olowinsky, A.:
Comparison of different irradiation methods in absorber-free laser transmission welding
LAMP 2015 – the 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing. Kitakyushu, Fukuoka, Japan, May 26-29, 2015. (6 S.) (2015)

Mamuschkin, V., Olowinsky, A., van der Straeten, K., Engelmann, C.:
Laser transmission welding of absorber-free thermoplastics using dynamic beam superposition
Proc. SPIE 9356, 93560Y (8 S.) (2015)

van der Straeten, K., Engelmann, C., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Laser transmission welding of long glass fiber reinforced thermoplastics
Proc. SPIE 9356, 93560H (7 S.) (2015)

van der Straeten, K., Engelmann, C.:
Laserbasierte Fügeverfahren
Lightweight Design 2, 10-15 (2015)

Hopmann, C., Böttcher, A., van der Straeten, K., Riedel, R., Schneider, F., Engelmann, C., Fischer, K.:
Neue Prozesskette für faserverstärkte Thermoplaste
WT Werkstattstechnik Online 104 (9), 575-580 (2014)

Jänchen, R., Brosda, M., Wendt, G., Olowinsky, A.:
Mit Licht - flexibel und dicht
Pack Report, 46-49 (2014)

Mamuschkin, V., Olowinsky, A., Britten, S., Engelmann, C.:
Investigations on laser transmission welding of absorber-free thermoplastics
Proc. SPIE  8968, (9 S.) (2014)

Aden, M., Mamuschkin, V., Olowinsky, A., Glaser, S.:
Influence of Titanium dioxide pigments on the optical properties of polycarbonate and polypropylene for diode laser wavelengths
J. Appl. Polymer Sci. (early view) (5 S.) (2013)

Aden, M.,  Liviany, F., Olowinsky, A.:
Joint strength for laser transmission welding of thermoplastics: A simulation approach
International Polymer Processing 28, 79-83 (2013)

Rösner, A.:
Der Laser verbindet Kunststoffe mit metallischen Bauteilen
MM Maschinenmarkt Nr. 18, 36-38 (2013)

Rösner, A., Olowinsky, A.:
Laser welding of polymers
Ind. Laser Sol. 28 (1), 29-31 (2013)

Binetruy, C., Clement, S., Deleglise, M., Franz, C., Knapp, W., Oumarou, M., Renard, J., Roesner, A.:
Glue-free assembly of glass fiber reinforced thermoplastics using laser light. 
Proc. SPIE 8065, 80650U, (7 S.) (2011)

Roesner, A., Scheik, S., Olowinsky, A., Gillner, A., Poprawe, R., Schleser, M., Reisgen, U.:
Innovative approach of joining hybrid components. 
J. Laser Appl. 23, Nr. 3, 32007, (6 S.), (2011)

Roesner, A., Scheik, S., Olowinsky, A., Gillner, A., Reisgen, U., Schleser, M.:
Laser assisted joining of plastic metal hybrids. 
Phys. Proced. 12, 373-380, (2011)

Aden, M., Roesner, A., Olowinsky, A.:
Optical characterization of polycarbonate: Influence of additives on optical properties
J. Polymer Science. Part B: Polymer Physics 48, Nr 4, 451-455 (2010)

Boglea, A., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Extending the limits of laser polymer welding using advanced irradiation strategies.
J. Laser Micro/Nanoeng. 5, 138-144, (2010)

Holtkamp, J., Roesner, A., Gillner, A.:
Advances in hybrid laser joining
Int. J. Adv. Manuf. Technol. 47, 923-930, (2010)

Georgiev, G. L., Sultana, T., Baird, R. J., Auner, G., Newaz, G., Patwa, R., Herfurth, H.:
Laser bonding and characterization of Kapton(A (R)) FNTi and Teflon(A (R)) FEPTi systems
J. Mat. Sci 44, 882-888, (2009)

Roesner, A., Abels, P., Olowinsky, A., Matsuo, N., Hino, A.:
Absorber-free laser beam welding of transparent thermoplastics
Proc. of the 27th Int. Conf. on Applications of Lasers and Electro-Optics 2008, ICALEO, Temecula, CA, October 20-23 Paper M303, (7 S.) (2008)

Sari, F., Hoffmann, W.-M., Haberstroh, E., Poprawe, R.:
Applications of laser transmission processes for the joining of plastics, silicon and glass micro parts
Microsystems Technol. 14, 1879-1886, (2008)

Bobzin, K., Theiß, S., Poprawe, R., Roesner, A., Haberstroh, E., Flock, D., Reisgen, U., Wagner, N.:
Der Exzellenzcluster "Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer" der RWTH Aachen University - Herstellung hybrider Metall-Kunststoffbauteile durch moderne Fügeverfahren
Joining Plastics – Fügen von Kunststoffen 2, 210-216, (2008)

Roesner, A., Boglea, A., Olowinsky, A.:
Laserdurchstrahlschweissen von Thermoplasten
Laser Technik J. 5 (4), 28-32, 2008

Abels, P., Roesner, A., Kaierle, S., Mann, S., Olowinsky, A., Matsuo, N., Hino, A.:
Various process monitoring approaches of transparent thermoplastics laser beam welding
Proc. of the 27th Int. Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics 2008, ICALEO, Temecula, CA, USA, October 20-23, 2008, 99-104, (2008)

Franz, C., Mann, S., Kaierle, S.:
Comparison of process monitoring strategies for laser transmission welding of plastics
Proc. of ICALEO 2007, Orlando, Fl. 602-606, (2007)

Die Arbeitsgemeinschaft Laser- und Kunststoffanwendungen ALasKA e.V. besteht aus zehn Firmen aus den unterschiedlichsten Bereichen der Kunststoffver- und -bearbeitung.
Dazu gehören Rohstofflieferanten und Kunststoffhersteller, Pigment- und Additivhersteller, Compound- und Masterbatchhersteller, Materialentwickler und -berater, Spritzgießer, Laserhersteller, Laserkomponentenlieferanten sowie Anlagenbauer.

Durch gezielte Informationsveranstaltungen, Veröffentlichungen, Vortragsreihen und Messeauftritte sorgt ALasKA für eine qualifizierte Verbreitung der Lasertechnik in der kunststoffverarbeitenden Industrie. Der Verein stellt das Bindeglied zwischen den potenziellen Anwendern und den benötigten Fachkompetenzen dar.

www.alaska-ev.de

Das Fraunhofer ILT beteiligt sich als Mitglied des AZL aktiv an der Forschung neuer Produktionstechniken für den Leichtbau. Weitere Informationen auf der Webseite des AZL.

www.azl.rwth-aachen.de

www.dvs-home.de

Unsere Leistungsangebote decken ein weites Themenspektrum ab. Verwandte Themen zur Kunststoffbearbeitung und weitere Schwerpunkte aus Forschung und Entwicklung finden Sie unter den folgenden Links.