- Bayerisches Laserzentrum GmbH • Konrad-Zuse-Straße 2-6 • 91052 Erlangen
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Projektträger | Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, AiF, ZIM
Aufgabenstellung
Das an der Technischen Hochschule Nürnberg entwickelte Sollektor®- System besteht aus ca. 600 Einzellinsen, welche Sonnenlicht in eine Kunststofffaser einkoppeln und so den Transport von Tageslicht z.B. ins Gebäudeinnere ermöglichen.Derzeit ist für die Herstellung der Systeme ein fehleranfälliger, manueller Klebeprozess zur Verbindung von Linsen und Fasern notwendig. Im Projekt wird ein teilautomatisiertes Verfahren zur Verschweißung der Fügepartner mittels Laserstrahlung unter Verwendung des Laser-Absorberfarbstoffs Clearweld® entwickelt, mit dem Qualität und Effizienz des Verbindungsprozesses verbessert werden sollen.
Das an der Technischen Hochschule Nürnberg entwickelte Sollektor®- System besteht aus ca. 600 Einzellinsen, welche Sonnenlicht in eine Kunststofffaser einkoppeln und so den Transport von Tageslicht z.B. ins Gebäudeinnere ermöglichen.Derzeit ist für die Herstellung der Systeme ein fehleranfälliger, manueller Klebeprozess zur Verbindung von Linsen und Fasern notwendig. Im Projekt wird ein teilautomatisiertes Verfahren zur Verschweißung der Fügepartner mittels Laserstrahlung unter Verwendung des Laser-Absorberfarbstoffs Clearweld® entwickelt, mit dem Qualität und Effizienz des Verbindungsprozesses verbessert werden sollen.
Vorgehensweise
In umfangreichen Experimenten und Vorversuchen wurde die Schweißbarkeit von Testbauteilen mittels Clearweld® untersucht. Eine besondere Herausforderung stellt der stark unterschiedliche Querschnitt von Kollimatorlinsen und optischen Fasern dar. Zum besseren Prozessverständnis wurde ein Finite- Elemente- Modell entwickelt, mit dem die thermomechanischen Effekte untersucht werden können.
In umfangreichen Experimenten und Vorversuchen wurde die Schweißbarkeit von Testbauteilen mittels Clearweld® untersucht. Eine besondere Herausforderung stellt der stark unterschiedliche Querschnitt von Kollimatorlinsen und optischen Fasern dar. Zum besseren Prozessverständnis wurde ein Finite- Elemente- Modell entwickelt, mit dem die thermomechanischen Effekte untersucht werden können.
Ergebnisse
Der Laser-Absorber Clearweld® ist geeignet zur blasen- und rissfreien Verschweißung von Kunststoffen mit niedrigen Laser-Fluenzen und weist nach Bestrahlung sehr gute Transparenz im sichtbaren Bereich auf. Das Clearweld-Derivat zur Beimischung direkt im Spritzgussprozess ist für die Anwendung ungeeignet, da Absorption in der gesamten Optik auftritt und eine unerwünschte Schweißnahtaufwölbung auf der optischen Facette entsteht.
Der Laser-Absorber Clearweld® ist geeignet zur blasen- und rissfreien Verschweißung von Kunststoffen mit niedrigen Laser-Fluenzen und weist nach Bestrahlung sehr gute Transparenz im sichtbaren Bereich auf. Das Clearweld-Derivat zur Beimischung direkt im Spritzgussprozess ist für die Anwendung ungeeignet, da Absorption in der gesamten Optik auftritt und eine unerwünschte Schweißnahtaufwölbung auf der optischen Facette entsteht.
Wärmeeinflusszone beim Laserstrahlschweißen von polymeren optischen Fasern (POF) mittels Laserstrahlung: Simulation und Schliffbild
