ProjektSOULAP

Das Laserschweißen von Polymeren setzt sich heute als strategische Fügetechnologie in zahlreichen Industriezweigen durch. Es macht chemische Klebstoffe überflüssig und gewährleistet zugleich hohe Präzision, ausgezeichnete Dichtheit und Wirtschaftlichkeit.

Über seine technische Leistungsfähigkeit hinaus fügt sich dieses Verfahren dank eines geringeren Energieverbrauchs und eines reduzierten Einsatzes von Hilfsstoffen voll und ganz in eine nachhaltige Fertigung ein.

Die Qualität der Schweißnähte – insbesondere ihre mechanischen Eigenschaften und ihre Dichtheit – hängt jedoch stark von der Molekularstruktur der Polymere ab. Die derzeitigen, im Wesentlichen makroskopischen Modelle können die physikalischen Phänomene an den Grenzflächen nicht präzise beschreiben.

Ein vertieftes Verständnis auf nanometrischer Ebene ist daher notwendig, um bei der Optimierung und Absicherung dieser Technologie einen Schritt weiterzukommen.

In diesem Kontext steht das Projekt SOULAP, das molekulare Mechanismen mit der industriellen Leistung geschweißter Verbindungen verknüpfen soll.

1 Jahr – vom 1^. Januar bis 31. Dezember 2026

Das Projekt SOULAP verfolgt ein zentrales Ziel: das Laserschweißen von Polymeren besser verstehen, um es besser zu beherrschen.

Konkret soll es:

• die physikalischen Phänomene an Polymergrenzflächen von der nanometrischen bis zur makroskopischen Ebene entschlüsseln
• die Schweißverbindungen genau charakterisieren (mikromechanische Eigenschaften, Grenzflächenstruktur, Stabilität)
• die Mechanismen der Verzahnung von Polymerketten mittels Molekulardynamik modellieren
• die für die Qualität der Verbindungen entscheidenden molekularen Parameter identifizieren
• die Parameter des Laserverfahrens (Leistung, Geschwindigkeit, thermische Zyklen) durch einen gekoppelten Ansatz aus Experiment und Simulation optimieren
• die Robustheit, Wiederholgenauigkeit und Leistungsfähigkeit industrieller Prozesse stärken
• zu einer nachhaltigeren Produktion beitragen, indem der Energie- und Materialfußabdruck verringert wird

• Die Mechanismen der Interdiffusion von Polymerketten an der Grenzfläche verstehen
• Die Struktur der Grenzfläche mit den mechanischen Eigenschaften und der Dichtheit der Verbindung verknüpfen
• Den Einfluss der Laserparameter auf die Qualität der Verbindung beherrschen
• Die Qualität der Schweißnähte in Abhängigkeit von Werkstoffen und Fügekonfigurationen vorhersagen und optimieren

Das Projekt SOULAP soll konkrete Ergebnisse für die Industrie liefern – in technologischer, wirtschaftlicher und ökologischer Hinsicht.

Leistungsfähigere Verbindungen
Ein besseres Verständnis der Grenzflächenphänomene ermöglicht es, die mechanische Festigkeit und die Dichtheit der Schweißnähte zu optimieren.

Beherrschung und Absicherung der Prozesse
Die Identifizierung der Schlüsselparameter stärkt die Robustheit und Wiederholgenauigkeit von Laserschweißprozessen im industriellen Umfeld.

Schnellere Innovation
Die entwickelten Simulationswerkzeuge ebnen den Weg für prädiktive Ansätze, verkürzen Versuchsphasen und beschleunigen die Entwicklung neuer Produkte.

Beitrag zu einer nachhaltigen Industrie
Durch den geringeren Einsatz von Klebstoffen und die Optimierung des Energieverbrauchs fügt sich das Projekt voll und ganz in eine verantwortungsvollere Fertigung ein.

Ausbau technologischer Kompetenzen
Das Projekt trägt zum Kompetenzaufbau in Spitzentechnologien an der Schnittstelle von Werkstoffen, Digitalisierung und fortschrittlichen Verfahren bei.