Mit Kugel- und Rollenoptik können flexible Kunststoffbauteile ohne Spanneinheit geschweisst werden. Die Kugel oder Rolle fokussiert den Laser auf die Bauteile und drückt diese auch zusammen. Die Technik wird für flexible Materialien wie Folien, Membranen, oder technische Textilien eingesetzt.
In der Medizintechnik kommen viele Folien aus Kunststoff zum Einsatz, die miteinander verbunden werden müssen. Bei sehr grossen Stückzahlen bieten sich Wärmeimpuls- oder Hochfrequenzschweissen an. Da für diese Techniken aber ein Werkzeug angefertigt werden muss, sind sie bei kleineren Losgrössen oder sogar individuellen Layouts schwierig sinnvoll einzusetzen.
Das Laserschweissen mit Kugel- oder Rollenoptik bietet dazu eine sinnvolle Alternative an, da nur die Kontur für das Achsensystem umprogrammiert werden muss.
Fürs Laserschweissen von Kunststoffen müssen neben der Energie zum Aufschmelzen der thermoplastischen Kunststoffe auch immer die Bauteile zusammengedrückt werden. Meist wird das Andrücken durch eine externe Spanneinheit bewerkstelligt. Bei grösseren Bauteilen kann dies sehr aufwändig werden und Toleranzen sind schwierig einzuhalten. Anstatt die ganze Zeit die kompletten Bauteile zusammenzudrücken, wird bei Kugel- und Rollenoptik nur lokal dort angepresst, wo auch geschweisst wird.
In der Kugeloptik kann sich eine Glaskugel frei in einem Luftlager drehen. Bewegt sich die Optik über die Bauteile, kann die Kugel abrollen und gleichzeitig den Laserstrahl auf einen Punkt fokussieren und zudem die Bauteile durch den Luftdruck im Kugellager zusammendrücken. Schweisskonturen mit beliebigen Geometrien können in einer Ebene abgefahren werden oder sogar dreidimensional bei Montage an einem Roboter.
Mit dem speziellen Luftlager von ProByLas kann die Kugel kleiner gewählt werden: standardmässig Durchmesser 12 mm, aber kundenspezifisch auch schon bis zu 3 mm.
Die Rollenoptik funktioniert analog der Kugeloptik - einfach mit einem Glaszylinder anstatt einer Glaskugel. Der Laserstrahl wird auf eine kurze Linie umgeformt, so dass auch breitere Schweissnähte von 4 bis 8 mm möglich sind. Dafür ist die Beweglichkeit der Rollenoptik auf eine Richtung oder Kurven mit grossem Radius reduziert gegenüber der Kugeloptik.
