Laserdurchstrahlschweißen transparenter Kunststoffe. Tl.1: Betrachtung des Energieeintrag

Transparente polymere Lab-on-a-chip-Bauteile für mikrofluidische Anwendungen haben eingeprägte Kanäle, die derzeit überwiegend unter Verwendung von Klebefolienabgedichtet werden. Alternativ kann diese Fügeaufgabe auch mit Laserstrahlung im Wellenlängenbereich 1,9 bis 3 mm durchgeführt werden, bei der beide Fügepartner die Laserstrahlung mit typischen Absorptionskoeffizienten von beispielsweise0,4 mm-1 absorbieren. Zur Erzeugung einer Schmelzzone im Kontaktbereich der beiden transparenten Kunststoffe muss die Laserstrahlung stark fokussiert werden, so dass sich Rayleighlängen unterhalb von 100 mm ergeben. Dieser Artikel ist der erste von drei geplanten Veröffentlichungen zum Laserkunststoffschweißen transparenter Polymere und beschreibt die Grundlagen des Energieeintrags, im Einzelnen die Berechnung des Temperaturfelds und der Intensität im Material. In Teil 2 werden Schweißresultate mit 1940 nm Laserstrahlung an Polycarbonat vorgestellt, Teil 3 ist für technische Aspekte des Verfahrens vorgesehen.