LE SOUDAGE LASER DES POLYMERES

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Jean-Pascal Després
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thermoplastiques Laser Gaz chauds tél : 03 88 70 58 91 port : 06 16 76 40 51 1

1 LE SOUDAGE LASER DES POLYMERES Thermoplastiques - élastomères thermoplastiques - composites thermoplastiques SCHLOESSER PRODEIL Soudure propre des thermoplastiques Laser Gaz chauds tél : port : rue des Seigneurs F GOUGENHEIM s.schloesser@schloesser-prodeil.fr

surfacique instantanée La fusion se propage par conduction à la pièce «transparente» La combinaison température +

2 Principe de soudure laser par transparence rayon laser force d appui cordon de soudure Le rayon laser traverse, sans effet, la pièce dite «transparente» Forte absorption surfacique du rayon par la pièce dite «absorbante» Fusion surfacique instantanée La fusion se propage par conduction à la pièce «transparente» La combinaison température + pression, assure une fusion homogène des deux matériaux fusion pièce absorbante pièce transparente Refroidissement instantané

3 Avantages pour l assemblage Résistance mécanique optimale ( = matériau de base ) Etanchéité totale aux liquides et gaz Pas de pollution par particules, poussières ou vapeurs Pas de bavures Aspect esthétique parfait Maîtrise parfaite de la cote d assemblage Maîtrise parfaite du volume de fusion Contraintes mécaniques et thermiques du fait de la soudure négligeables Soudage de matériaux délicats : PEEK, POM, TPE

4 Avantages pour l assemblage Conditions matières nécessaires pour la soudure : La (les) matière(s) ou pièce(s) doivent : Être compatibles chimiquement (composition) et physiquement (t de fusion) Présenter des caractéristiques optiques compatibles avec le laser Respecter un design spécifique dans la zone d assemblage

5 Soudabilité en fonction de la teinte COMBINAISON PARTICULIERES : Noir/noir : pigmentation spéciale non absorbante pour la pièce transparente (LUMOGEN, Black BASF ) Transparent/transparent : via catalyseur type Clearweld de GENTEX Autres couleurs avec pigments spécifiques

6 Matériaux soudables Thermoplastiques similaires : ABS, COC, PA, PBT, PC, PE, PMMA, PP, PS, SAN, POM, PEEK, PET, PBT, TPU Thermoplastiques dissemblables (compatibilité chimique et t de fusion) : PMMA-ABS ; ABS-PC ; ABS-SB ; ABS-SAN ; ABS-PC+ABS ; ABS-ABS+PA ; PMMA-PC ; PMMA-SAN ; PC-PC+ABS ; PC-PC+PBT ; PC-PBT ; PBT-PBT+PET ; PA-PPE+PA Élastomères thermoplastiques (souples) : TPE entre-eux, ou avec des thermoplastiques rigides : PC-(TPE-U) ; PA6-(TPE-U) ; PA66-(TPE-U) ; PP-(TPE-V) ; PP-(TPE-S) ; PE-(TPE-U) ; POM-(TPE-U) ; ABS-(TPE-U) ; PSU-(TPE-V) ; PBT-(TPE-U) ; SAN-(TPE-U)

7 Différents modes de soudage Soudage de contour Soudage quasi-simultané Soudage simultané Soudage radial simultané Soudage au masque Soudage Globo

8 Différentes mises en œuvre du laser Soudure par transparence Fusion directe et confinée de 2 pièces Couple de pièces transparente/absorbante

9 Différentes mises en œuvre du laser Soudure indirecte de films transparents minces. Soudure composites, fibres de carbone, fibres de verre, à matrice thermoplastique PA ou PEEK Fusion surfacique directe Fusion par conduction

10 Différentes mises en œuvre du laser Bouterollage Incrustation Assemblage de pièces non soudables, thermoplastiques/métal ou thermoplastiques non compatibles Fusion et formage d un fût, directe pour matière absorbante ou indirecte pour matière non absorbante Migration thermoplastiques dans les porosités du support

11 Soudure laser thermoplastiques similaires PA noir/pa noir PC/PC PA/PA PA6 FV30/PA6 FV30 ABS/ABS PA66 FV30/PA66 FV30

12 Soudure laser thermoplastiques dissemblables PC noir/pbt FV30 noir PMMA/PC noir ABS/PMMA PC/ABS

13 Soudure laser élastomères thermoplastiques TPE/PBT TPE/PSU TPE/HDPE TPE/PE

14 Soudure laser films transparents PC/PC PS/PS

15 Soudure laser composites thermoplastiques Objectif de réduction de poids dans l aéronautique et l automobile Passage progressif du métal au plastique, besoin éventuel de soudure Passage du métal aux composites : matrices thermoplastiques ou résines thermodurcissables? Actuellement : domination du thermodurcissable avec assemblage adhésif ou mécanique Futur : soudure laser (ou autre) de bandes, couches ou fibres Challenge : mise en œuvre de fibre enduites d une mince couche de polymère Raidisseurs

16 Soudure laser tissus techniques Soudure de textiles flexibles et membranes fines :

17 Soudure laser tissus techniques Machines de «couture» laser : Remplacement de la sonotrode ultrasons US par une tête laser à rouleau Jaquette isolante avec insertion d alvéoles d air

18 Soudure laser tissus techniques Fermetures éclair : «Couture» étanche sans nécessité de traitement des trous (la bande utilisée en US n est plus nécessaire) Soudure laser avec bille ou rouleau

19 Soudure/laminage laser tissus techniques Membrane fine 5 à 20 µm laminée sur couche textile : Collage Hot-Melt réduit la surface active, donc la performance d échange (aération) Application : Domaine sportif et activités extérieures RET : Classe de respirabilité des matériaux (plus le coefficient est faible, meilleures sont les performances)

20 Soudure/laminage laser tissu technique médical

21 Liaison métal/thermoplastique : incrustation (soudure hybride) Objectifs : Assemblage de matériaux différents Solutions traditionnelles : mécanique, collage, surmoulage, Solution laser : échauffement surface métallique, fusion du thermoplastique, sous l effet de la pression incrustation du thermoplastique dans les porosités du métal Nécessite des puissances laser importantes LEISTER : Développe son savoir-faire dans le domaine EU-Projet HYBRIDIO ( )

22 Liaison métal/thermoplastique : incrustation (soudure hybride) Pour une liaison durable : Structuration de la surface métallique avec de préférence des micros contre-dépouilles Points ouverts : Puissance laser fonction des matériaux et des épaisseurs Résistance (traction, cisaillement) fonction de la rugosité Étanchéité, tenue aux tests climatiques? Applications : Automobile Electronique Médical Aéronautique

23 Soudure laser matériaux transparents Absorption intrinsèque du matériaux (état R&D) Laser de grande longueur d ondes 1,5 à 2,1 µm : Absorption volumique de rayonnements infrarouges Focalisation très précise à la zone de fusion Longueur d onde laser fonction du matériaux Utilisation de laser a fibre très coûteux

24 Merci pour votre attention

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