Patentiert: Kunststoffe für die E-Mobilität und Brennstoffzellen schneller schweißen

BASF hat ein neuartiges Warmgasschweißverfahren für Kunststoffe patentieren lassen. Wie das Unternehmen mitteilt, ist es mit der neuen Technik möglich, thermoplastische Bauteile – insbesondere aus Ultramid Advanced (Polyphthalamid PPA) – deutlich schneller, energieeffizienter und materialschonender zu verschweißen als mit herkömmlichen Warmgasschweißprozessen.

Spezielle Werkzeugauslegung ist die Lösung

Im Zentrum der patentierten Lösung steht den Angaben zufolge eine spezielle Werkzeugauslegung: Das heiße Prozessgas werde nicht mehr punktuell aus einzelnen Düsen auf die Schweißstege geblasen, sondern gezielt über kanalartige Strukturen entlang der Schweißstege geführt. Dadurch werde das Gas gleichmäßig verteilt und Wärmeverluste werden minimiert. Die Schweißstege werden homogener plastifiziert, ohne dass hohe Gastemperaturen oder sehr geringe Düsenabstände erforderlich sind, heißt es weiter.

Kurze Schweißzeiten und hohe Festigkeiten

„Versuche an PPA‑Probekörpern haben gezeigt, dass sich mit dem patentierten Verfahren bereits nach sehr kurzen Aufheizzeiten von rund zehn Sekunden belastbare Schweißverbindungen herstellen lassen“, sagt Stefan Mochev, Teamleiter Materials & Parts Testing. „Im Vergleich dazu ist mit konventionellen Warmgasschweißtechnologien bei diesen kurzen Zeiten häufig überhaupt keine Verbindung möglich. Gleichzeitig werden hohe Schweißnahtfestigkeiten erreicht, was die Technologie besonders für funktionsintegrierte Bauteile mit hohen mechanischen Anforderungen attraktiv macht.“

Ein weiterer Vorteil ist die größere realisierbare Schmelzschichtdicke innerhalb kurzer Zeit, führt das Unternehmen aus. Diese biete zusätzlichen Spielraum, um Bauteilverzug zu kompensieren – ein wichtiger Aspekt bei großformatigen oder komplexen Bauteilen.

Niedrigere Prozesstemperaturen reduzieren Verbrauch von Energie und Inertgas

Das patentierte Warmgasschweißverfahren ermöglicht den Angaben zufolge niedrigere Prozesstemperaturen und reduziert dadurch den Verbrauch von Energie und Inertgas. Zudem kann der Abstand zwischen Gasdüsen und Schweißstegen größer ausgelegt werden, wodurch das Risiko des Verstopfens einzelner Düsen durch aufgeschmolzenes Material praktisch entfällt. Das erhöht die Prozesssicherheit und senkt den Wartungsaufwand, heißt es weiter.

Werkstoff besonders geeignet für Anwendungen in der E-Mobilität und bei Brennstoffzellen

Polyphthalamide sind laut BASF aufgrund ihrer hohen thermischen, chemischen und hydrolytischen Beständigkeit zentrale Werkstoffe für Anwendungen in der Elektromobilität und in Brennstoffzellensystemen. Mit dem patentierten Warmgasschweißverfahren erweitert das Unternehmen die Verarbeitungsmöglichkeiten dieser Werkstoffklasse und unterstützt Kunden dabei, Bauteile effizienter zu fügen und die Funktionsintegration weiter zu erhöhen.

(Quelle: BASF)