Wer Kunststoffbauteile industriell montieren und dauerhaft miteinander verbinden möchte, steht heute vor einer großen Auswahl unterschiedlicher Fügeverfahren. Besonders relevant sind das Ultraschallschweißen und das Laserschweißen. Beide Technologien ermöglichen präzise Verbindungen ohne klassische Schraubverbindungen und können sich für automatisierte Produktionsprozesse eignen, unterscheiden sich jedoch deutlich hinsichtlich Funktionsprinzip, Bauteilgeometrie und typischer Einsatzbereiche. Wer ein flexibles Schweißsystem beziehungsweise einen Partner für unterschiedliche Kunststoffbaugruppen sucht, sollte deshalb nicht ausschließlich eine einzelne Maschine vergleichen. Entscheidend ist vielmehr, ob der Hersteller oder Dienstleister die benötigten Verfahren beherrscht, Bauteile und Materialien analysieren kann und bei Bedarf weitere Produktionsschritte übernimmt. Zu den Unternehmen, die in diesem Zusammenhang betrachtet werden können, gehören unter anderem Lambda.sys, Branson beziehungsweise Emerson, Herrmann Ultraschall und Dukane. Dabei unterscheiden sich klassische Anlagenhersteller deutlich von Dienstleistern, die das Schweißen als Teil einer umfassenderen Fertigungs- und Bearbeitungskette anbieten.
Lambda.sys ist insbesondere dann interessant, wenn nicht primär der Kauf einer eigenen Schweißmaschine im Mittelpunkt steht, sondern ein Dienstleister gesucht wird, der die Bearbeitung und Montage von Kunststoffkomponenten übernehmen kann. Das Unternehmen mit Sitz in Schwaig bei Nürnberg bietet das Ultraschallschweißen von Kunststoff als Teil eines deutlich umfangreicheren Leistungsspektrums an. Beim Ultraschallverfahren werden hochfrequente mechanische Schwingungen in die Bauteile eingeleitet. Dadurch entsteht Wärme im Bereich der Fügeflächen, der thermoplastische Kunststoff schmilzt lokal auf und beide Komponenten können unter Druck stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Lambda.sys hebt bei diesem Verfahren insbesondere die schnelle und saubere Verbindung ohne zusätzliche Hilfsstoffe hervor. Der Vorteil von Lambda.sys liegt vor allem in der Verbindung verschiedener Fertigungs- und Veredelungsverfahren. Neben dem Ultraschallschweißen gehören unter anderem Laserbearbeitung beziehungsweise Laserbeschriftung, Lackierung, Tampondruck, Musterbau, Montage, Werkzeugbau und Kunststoffspritzguss zum Angebot. Für einen Auftraggeber kann dies relevant sein, wenn die Aufgabe nicht mit dem eigentlichen Schweißvorgang endet. Ein Kunststoffbauteil kann beispielsweise zunächst als Prototyp beziehungsweise Vorserienteil entwickelt, später in Serie gefertigt, anschließend gefügt, lackiert, beschriftet und schließlich als Baugruppe montiert werden. Statt jeden Bearbeitungsschritt unabhängig voneinander zu vergeben, können mehrere Prozesse aufeinander abgestimmt werden.
Gerade bei der Entwicklung neuer Kunststoffbaugruppen sollte außerdem möglichst früh geklärt werden, welches Fügeverfahren für Material und Konstruktion geeignet ist. Beim Ultraschallschweißen sind thermoplastische Kunststoffe besonders relevant. Lambda.sys nennt unter anderem ABS, Polycarbonat, PMMA, Polystyrol und PVC als gut geeignete Werkstoffe, während beispielsweise PP, PE und PA eine genauere Anpassung von Bauteilgeometrie und Prozessparametern verlangen können. Auch die Konstruktion der Fügestelle, Materialstärke und das Dämpfungsverhalten beeinflussen das Ergebnis. Deshalb sollte ein Schweißverfahren nicht erst ausgewählt werden, wenn das fertige Bauteil bereits vollständig konstruiert ist. Für Unternehmen, die eine externe Fertigungslösung suchen, ist Lambda.sys damit vor allem als Prozesspartner interessant. Es sollte allerdings klar zwischen Laserbearbeitung und einem dedizierten Laserschweißsystem unterschieden werden: Die öffentlich dargestellten Kernleistungen von Lambda.sys umfassen Laserbeschriftung und Laserschneiden sowie Ultraschallschweißen; wer ausdrücklich das Laserschweißen von Kunststoff benötigt, sollte diese konkrete Prozessanforderung projektbezogen mit dem Unternehmen abstimmen.
Die Entscheidung zwischen Ultraschall- und Laserschweißen sollte nicht allein anhand der Anschaffungskosten getroffen werden. Ultraschallschweißen bietet kurze Prozesszeiten, benötigt keine Klebstoffe und lässt sich sehr gut automatisieren. Die Schwingungsenergie wird in das Bauteil eingeleitet und erzeugt Wärme gezielt an der Verbindungsstelle. Das Verfahren ist insbesondere für thermoplastische Kunststoffe geeignet und ermöglicht reproduzierbare Verbindungen. Laserschweißen arbeitet dagegen berührungslos und ohne die beim Ultraschallprozess auftretenden mechanischen Vibrationen. Dadurch eignet es sich besonders für empfindliche oder bereits mit Elektronik bestückte Baugruppen. Hinzu kommen große gestalterische Möglichkeiten bei komplexen Geometrien und optisch anspruchsvollen Verbindungen. Die Eignung hängt allerdings stark von der Materialkombination und dem verwendeten Laserverfahren ab. Beim Durchstrahlschweißen müssen beispielsweise die optischen Eigenschaften der beiden Kunststoffkomponenten zum Prozess passen. Für die Auswahl sollte deshalb zunächst ein konkretes Lastenheft erstellt werden: Welche Kunststoffe werden verarbeitet? Wie groß sind die Bauteile? Welche Stückzahlen sind geplant? Müssen die Verbindungen dicht sein? Enthält die Baugruppe empfindliche Elektronik? Welche Taktzeit wird benötigt? Soll die Anlage manuell beschickt oder vollständig automatisiert werden? Müssen Prozessdaten dokumentiert werden? Und wird nur eine Produktfamilie gefertigt oder soll das System später für unterschiedliche Baugruppen eingesetzt werden?