Textil-Laserschweißen: Saubere Nähte

„Das Laserschweißen von Textilien steckt noch in den Kinderschuhen“, sagt Dr. Edith Claßen, Hohenstein Institute. „Bislang werden Textilien nur verschweißt, wenn’s nicht unbedingt gut aussehen muss – so wie bei Industrie-Transportbändern beispielsweise.“

Grundsätzlich kann man Textilien derselben Art miteinander verschweißen, aber auch unterschiedliche Materialien, wenn sie den gleichen oder ähnlichen Schmelzpunkt haben. Besonders gut eignen sich thermoplastische Kunststoffe wie Polyester und Polyamide. Sie können prinzipiell auch ohne Absorbersystem per Laser verschweißt werden, wenn sie über genügend Farbmoleküle verfügen, die als Absorber fungieren können. Ist das nicht der Fall, bedarf es eines sogenannten Absorbersystems. Bevor sich das DWI Leibnitz Institut für Interaktive Materialien (Aachen) und die Hohenstein Institute der Sache angenommenen haben, kamen diese Absorber aus den USA, waren grün und hinterließen die Farbe auch nach dem Schweißprozess auf den Textilien

Das geht jetzt anders. In Aachen wurden Absorbersysteme entwickelt, die flüssig sind und farblose Nähte generieren. Trifft der Laserstrahl auf das Absorbersystem, so erwärmt es sich und gibt Energie an die benachbarten Materialien ab. Diese verbinden sich, der Absorber verbrennt dabei ohne Rückstand. Diese neuartigen Absorbersysteme bestehen aus exotischen Pigmenten.

Nachdem das DWI Aachen Absorbersysteme erarbeitet hatte, begaben sich im zweiten Schritt die Hohenstein Institute daran Nähte zu realisieren, zu untersuchen und zu systematisieren. „Heute lassen sich Längsnähte ziemlich zuverlässig umsetzen“, so Dr. Claßen. Diese Nähte sind dicht gegenüber Flüssigkeiten, mechanisch belastbar, flexibel, flach, dehnbar und frei von Verfärbungen – kurzum eine alternative, zukunftsweisende Fügetechnik für Textilien.

„Jetzt gilt es, Unternehmen zu finden, die bereit sind, ihre Maschinen darauf einzustellen bzw. Roboter zu installieren“, beschreibt Dr. Claßen den nächsten Schritt. Laserschweißmaschinen und –roboter eignen sich besonders dazu, dreidimensionale Formen zu nähen, denn der Laserstrahl ist sehr beweglich. Damit bietet sich das Verfahren für die Produktion von technischen und medizinischen Textilien besonders an. Durch die Dichtheit fällt auch das anschließende Tapen, wie es bei klassischen Nähten notwendig ist, weg.

„Insgesamt ist ein sehr hoher Automatisierungsgrad möglich“, sagt Dr. Claßen. Der Schweißprozess kann online überwacht werden. So wird die Qualität automatisch erfasst. Das ist gerade für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Produkten wie Medizintextilien, Schutzkleidung, Outdoor-Ausrüstung und die Möbelherstellung von Bedeutung. Es kann nach bestimmten Einstellparametern wie Temperatur, Geschwindigkeit und Druck auf die verschiedenen Absorber und Textilien gefertigt werden. Ob verschiedene Textilien untereinander oder Textilien mit Zubehör wie Reißverschlüsse und Reflektoren, es entstehen auch bei hellen und durchsichtigen Textilien optisch und mechanisch einwandfreie Nähte.

Doch damit nicht genug. Mittlerweile sind die Hohenstein Institute gemeinsam mit dem ITA an der RWTH Aachen dabei, auch Zickzacknähte umzusetzen. Diese wird besonders zum Versäubern von Nahtkanten oder auch bei elastischen Materialien benutzt. Es wird nun systematisch untersucht, ob durch die veränderte Nahtgeometrie verbesserte Reißfestigkeiten der Nähte erreicht werden können.

Bild oben: Warnweste. Alle Verbindungen wurden mit dem Laserschweißen erzielt. Copyright für alle Bilder: Hohenstein Institute