Neue Absorbersysteme zur Verbesserung der Nahtqualität beim Laserschweißen technischer Textilien

Im Rahmen des Forschungsprojektes (AiF-Nr. 17031 N) „Absorbersysteme zum Laserschweißen von Textilien“ haben Wissenschaftler der Hohenstein Institute (Bönnigheim) und des DWI Leibnitz Institut für Interaktive Materialien (Aachen) neue Absorbersysteme für das Laserschweißen von technischen Textilien im Infrarot-Bereich entwickelt. Mit diesen wurden von den Forschern bereits verschiedenste textile Materialien verschweißt.

Mit den Forschungsergebnissen lösen die Wissenschaftler eine Haupt-Herausforderung des Laserschweißens: Nur wenige Textilien absorbieren im Bereich des nahen infraroten Lichtes die Laserstrahlung und sind deshalb von Haus aus für das Laserschweißen geeignet. Für ein erfolgreiches Fügen ist es bei diesen Textilien notwendig, an den geplanten Nahtstellen Absorber-Materialien aufzubringen, die das nahe infrarote Licht aufnehmen, schmelzen und sich dadurch miteinander verbinden. Die bisher kommerziell verfügbaren Absorber verursachten jedoch bei hellen Materialien farbliche Beeinträchtigungen der Fügestellen und so sind ihre Einsatzmöglichkeiten bisher beschränkt.

Die neuen Absorber erzeugen dagegen technisch hochwertige Verbindungen zwischen textilen Materialien. Die Nahtstellen sind dicht gegenüber Flüssigkeiten, mechanisch belastbar, flexibel und frei von Verfärbungen. Damit steht der Weg für das Laserschweißen als alternative, leistungsstarke und zukunftsweisende Fügetechnik für Textilien offen.

Besonders bei der Produktion von technischen und medizinischen Textilien bietet das Laserschweißen von Textilien eine Reihe von Vorteilen gegenüber traditionellen Fügetechniken. Die Dichtheit der Nähte kann in einem Arbeitsschritt erreicht werden. So fällt im Gegensatz zum klassischen Nähen das anschließende „Tapen“ der Nähte weg, bei dem durch Aufbringen von Spezialbändern die von den Nähnadeln verursachten Einstiche im textilen Material abgedichtet werden. Mit dem Laserschweißen hergestellte Nähte sind zudem flach, dehnbar, flexibel, dicht gegenüber Flüssigkeiten und Gasen und überzeugen durch eine hohe Zugfestigkeit.

Durch die automatische Online-Überwachung des Schweißprozesses wird die Qualität der Verbindung automatisch erfasst. Somit können Nahtfehler vermieden werden. Der Aufwand für die Überprüfung der Nahtqualität lässt sich so insbesondere bei der Herstellung von qualitativ hochwertigen Produkten wie Medizintextilien, Schutzbekleidung, Outdoorprodukten sowie Textilien für den Fahrzeugbau und die Möbelherstellung minimieren.

In dem Projekt wurden die Einstellungsparameter für das Laserschweißen wie Temperatur, Geschwindigkeit und Druck auf die verschiedenen Absorber und Textilien angepasst. Das ermöglicht den konfektionierenden Betrieben, den Prozess unmittelbar auf eigene Materialien und die eigene Produktpalette anzuwenden.

Die neuen Absorber-Formulierungen sind einfach und materialsparend anwendbar und mit verschiedenen Textilien (Gewebe, Maschenware, Gewirke, Vliesstoffe, Laminate etc.) und Zubehör (Reißverschlüsse, Reflektoren etc.) kompatibel. Sie liefern insbesondere auch bei hellen und durchsichtigen Textilien optisch und mechanisch einwandfreie Fügestellen mit hohen Gebrauchseigenschaften.

Das Laserschweißen eignet sich sowohl für die Einzelfertigung als auch zur Fertigung mit hohem Automatisierungsgrad. Die Minimierung der Prozessschritte und die Erhöhung der Prozessqualität und die hohe Prozessflexibilität ermöglicht Umsatzsteigerungen der klein- und mittelständischen Unternehmen und eröffnen ihnen Wettbewerbsvorteile gegenüber den Anwendern herkömmlicher textiler Fügetechniken.

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