Aufgabenstellung
Das Laserdurchstrahlschweißen von Kunststoffen ist ein industriell etabliertes Fügeverfahren, welches jedoch stark durch vorgelagerte Verarbeitungsprozesse beeinflusst wird. Um stets qualitativ hochwertige Schweißergebnisse zu erzielen und lokal unterbrochene, undichte oder porenbehaftete Schweißnähte zu vermeiden, müssen schwankende Randbedingungen im Schweißprozess durch Regelkonzepte kompensiert werden. Aktuell werden hierfür u. a. die Fügewegregelung oder die pyrometerbasierte Leistungs- oder auch Vorschubgeschwindigkeitsregelung eingesetzt. Diese Technologien erlauben derzeit keine ausreichend sichere und zudem ortsaufgelöste Aussage über lokal vorliegende Fehlerbilder, da sie zum Teil selbst von den werkstofflichen Störgrößen beeinflusst werden. Eine vielversprechende Alternative zu den bereits angewandten Technologien stellt die Fourier Domain – Optische Kohärenztomographie (FD-OCT) dar. Es handelt sich um ein berührungsloses, bildgebendes Verfahren, das auf dem Prinzip der Interferometrie basiert.

Vorgehensweise
Um zukünftig das FD-OCT, als Qualitätssicherungswerkzeug für das Laserdurchstrahlschweißen industriell einsetzen zu können, werden im Rahmen des Projekts grundlegende experimentelle und simulative Untersuchungen zur Schweißnahtanalyse durchgeführt. Ziel des Projekts ist es, einen adaptiven Laserdurchstrahlschweißprozess für Thermoplaste basierend auf einem Regelkreis mit einem modularen, hochpräzisen Messgerät zu entwickeln, das die Aufnahme tomographischer Bilder der Schweißnahtbildung und -konsolidierung während und nach der Fertigung ermöglicht.

Ergebnisse
Die bisherigen Untersuchungen haben gezeigt, dass FD-OCT sich sehr gut für die zerstörungsfreie Schweißnahtanalyse nach der Fertigung eignet. Es wurden bereits Schweißnähte amorpher (z. B. PMMA) und teilkristalliner (z. B. PA6) Kunststoffe mit Decklagenstärken von 1 bis 3 mm und Kurzglasfasergehalten von 0 bis 30 Gew.% erfolgreich analysiert, wobei Defekte wie Blasen und Undichtheiten erfolgreich identifiziert werden konnten. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird aktuell ein experimenteller Versuchsstand aufgebaut und iterativ optimiert, bei dem eine berührungslose inline Nahtanalyse mittels FD-OCT direkt während des Schweißprozesses möglich wird.