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Erweiterung der Fügetechnologie mit VIB-PEX

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Autor: Sina Ruhwedel

Erweiterung der Fügetechnologie mit VIB-PEX
Mittels Vibration geschweißtes PE-Xa-Rohr, D110, mit 85 % Vernetzungsgrad (links) und mikroskopische Betrachtung der Schweißnaht (rechts) (Quelle: SKZ)

Die Fügetechnologie zählt zu den Schlüsseltechnologien in Deutschland. Häufig entscheidet die Qualität der Fügetechnologie als einer der letzten Produktionsschritte, ob ein Produkt für seine endgültige Anwendung verwendet werden kann oder die gesamte Wertschöpfungskette zunichtemacht. Eine Lösung könnte das Vibrationsschweißen sein.

Eine große Herausforderung beim Fügen ist die zunehmende Materialienvielfallt sowie die stetig steigenden Anforderungen an die Bauteile und damit auch an die Fügeverbindung. Vernetztes Polyethylen (PE-X) ist hierbei eine besonders anspruchsvolle Materialklasse. Durch Vernetzungsgrade von bis zu 85 % ist Schweißen mittels klassischem und weitverbreitetem Heizelementschweißen nur bedingt möglich. Ein weiteres Problem: Oftmals müssen die Materialien Jahrzehnte halten – etwa in der in der Rohrbranche. Das ist jedoch mit dem Heizelementschweißen bei PE-X kaum zu erreichen.

Einen neuen Lösungsansatz bietet hier das Vibrationsschweißen. Dieses Schweißverfahren kann durch unterschiedliche Bewegungsführungen (z.B. linear, biaxial oder Rotation) für eine Vielzahl an Bauteilgeometrien und Materialien eingesetzt werden. Erste Vorversuche zeigten hier sehr vielversprechende Ergebnisse bezüglich der Schweißnahteigenschaften von vernetzten Polyethylen-Rohren.

In einem Forschungsvorhaben zur „Untersuchung des Anwendungspotenzials des Vibrationsschweißens von vernetztem Polyethylen und dessen Langzeitverhalten“ (VIB-PEX) wird diese Fügetechnologie wissenschaftlich untersucht. Ziel ist es, ein grundlegendes und detailliertes Verständnis der Wirkzusammenhänge zwischen dem Vernetzungsgrad, dem Vibrationsschweißprozess und den daraus resultierenden Kurz- sowie Langzeiteigenschaften von vernetztem Polyethylen zu erreichen.

SKZ und LKT mit gemeinsamem Forschungsprojekt

Das Kunststoff-Zentrum (SKZ) in Würzburg arbeitet hierzu gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT) der Universität Erlangen-Nürnberg zusammen. Das IGF-Vorhaben (21561 N/2) der Forschungsvereinigung (Kunststoff-Zentrum (FSKZ e. V.)) wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Projekt wurde am 1. Januar 2021 mit einer Laufzeit von zwei Jahren gestartet.

Interessierte Firmen sind gerne eingeladen, kostenfrei weitere Informationen zum Vorhaben zu erhalten und können gerne Kontakt zu einem der beiden Forschungseinrichtungen aufnehmen.

Das SKZ ist Mitglied der Zuse-Gemeinschaft. Diese ist ein Verbund unabhängiger, industrienaher Forschungseinrichtungen, die das Ziel verfolgen, die Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit der Industrie, insbesondere des Mittelstandes, durch Innovation und Vernetzung zu verbessern.

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