Heißgas-Schweißen: Das Verfahren für partikelfreie Kunststoffverbindungen 2025

Hochleistungskunststoffe wie PA, POM oder PBT gelten als schwer schweißbar. Das Heißgas-Schweißen löst dieses Problem – partikelfrei, hochfest und ohne thermische Schädigung. Dieser Leitfaden erklärt das Verfahren, vergleicht es mit Alternativen und zeigt, wann es die richtige Wahl ist.

Das Wichtigste auf einen Blick

Aspekt	Details
Verfahrensprinzip	Kontaktlose Erwärmung der Fügezone mit heißem Stickstoff (bis 500 °C), dann Fügen unter Druck
Hauptvorteil	Einziges patentiertes Verfahren für partikelfreies Schweißen von Hochleistungskunststoffen
Geeignete Materialien	PA (Polyamid), POM, PBT, PPS, PPO – auch schwer schweißbare Thermoplaste
Typische Anwendungen	Automobilindustrie: Kühlmittelleitungen, Ölführungsrohre, Getriebebauteile
Qualitätsstandard	Erfüllt VDA 19 (Technische Sauberkeit)

Was ist Heißgas-Schweißen? Das Funktionsprinzip erklärt

Heißgas-Schweißen ist ein thermisches Fügeverfahren, bei dem die Schweißzone mit heißem Stickstoff erwärmt wird. Die Bauteile werden anschließend unter Druck zusammengefügt – kontaktlos und ohne Partikelentstehung. Das Verfahren wurde von KVT Bielefeld entwickelt und patentiert. Es gilt als weltweit einziges patentiertes Verfahren zum partikelfreien Schweißen von Hochleistungskunststoffen.

Im Gegensatz zum klassischen Heizelementschweißen berührt kein Werkzeug die Schmelze. Das verhindert das Ankleben von Material und eliminiert Partikelbildung durch Kontakt. Wer sich einen umfassenden Überblick über verschiedene Schweißverfahren verschaffen möchte, findet in unserem Kunststoffschweißen Ratgeber eine Einführung in die wichtigsten Methoden.

So funktioniert der Prozess Schritt für Schritt

Der Schweißprozess läuft in fünf Phasen ab:

Phase 1: Positionierung. Die zu verbindenden Bauteile werden in der Vorrichtung fixiert. Die Fügeflächen befinden sich in definiertem Abstand zueinander.

Phase 2: Erwärmung. Eine Düsenplatte fährt zwischen die Bauteile. Heißer Stickstoff mit Temperaturen zwischen 350 und 500 °C strömt auf die Fügezonen. Die Temperatur richtet sich nach dem Material.

Phase 3: Plastifizierung. Die Kunststoffoberflächen werden durch die Strahlungswärme des Gases aufgeschmolzen. Der Vorgang erfolgt kontaktlos – kein Werkzeug berührt die Schmelze.

Phase 4: Fügen. Die Düsenplatte fährt aus. Die Bauteile werden unter definiertem Druck zusammengeführt. Die plastifizierten Oberflächen verbinden sich stoffschlüssig.

Phase 5: Abkühlung. Die Verbindung kühlt unter Druckerhalt aus. Es entsteht eine homogene Schweißnaht mit bis zu 90 Prozent der Festigkeit des Grundmaterials.

Die gesamte Schweißzeit beträgt je nach Bauteil zwischen zwei und fünf Sekunden.

Warum Stickstoff statt Luft?

Die Verwendung von Stickstoff als Prozessgas unterscheidet das Heißgas-Schweißen vom einfachen Heißluftschweißen. Stickstoff ist ein inertes Gas. Es reagiert nicht mit der aufgeschmolzenen Kunststoffoberfläche.

Oxidationsempfindliche Materialien wie PA6.6 oder PA6.12 würden unter Luftatmosphäre thermisch geschädigt. Die Schutzgasatmosphäre verhindert Verfärbungen und Festigkeitsverluste. Das Ergebnis: Eine saubere, unversehrte Schweißzone ohne Degradation des Polymers.

Welche Kunststoffe eignen sich für Heißgas-Schweißen?

Heißgas-Schweißen ist für alle thermoplastischen Kunststoffe geeignet. Besonders wirtschaftlich ist das Verfahren bei Materialien, die mit anderen Methoden als schwer schweißbar gelten. Dünnflüssige Schmelzen, Oxidationsempfindlichkeit oder hohe Glasfaseranteile – für konventionelle Verfahren sind das Herausforderungen. Für das HGS-Verfahren nicht.

Ideale Materialien für Heißgas-Schweißen

Material	Eigenschaften	Warum HGS geeignet?
PA6	Hohe Festigkeit, dauerwärmebeständig bis 105 °C	Dünnflüssige Schmelze klebt nicht am Heizelement
PA6.6	Wärmebeständig bis 120 °C, hygroskopisch	Oxidationsschutz durch Stickstoff
PA12	Gute Chemikalienbeständigkeit	Kontaktlose Erwärmung
POM	Hohe Steifigkeit, gute Gleiteigenschaften	Schwer schweißbar mit Ultraschall
PBT	Dimensionsstabil, chemikalienbeständig	Oxidationsempfindlich
PPS	Hohe Temperaturbeständigkeit (bis 260 °C)	Hochleistungskunststoff
PPO	Gute elektrische Eigenschaften	Schwer schweißbar mit anderen Verfahren

Polyamide verdienen besondere Beachtung. Ihre dünnflüssige Schmelze klebt bei klassischen Heizelementverfahren am Werkzeug fest. Das führt zu Fadenbildung, Verunreinigungen und ungleichmäßigen Nähten. Das kontaktlose HGS-Verfahren umgeht dieses Problem vollständig.

Glasfaserverstärkte Kunststoffe

Glasfasern stellen viele Schweißverfahren vor Probleme. Bei Kontaktverfahren können die Fasern die Heizplatte beschädigen. Bei Ultraschallschweißen dämpfen sie die Schallübertragung.

Beim Heißgas-Schweißen spielt der Glasfasergehalt eine untergeordnete Rolle. Da kein Werkzeug die Schmelze berührt, werden die Fasern nicht beschädigt. Auch Kunststoffe mit mehr als 35 Prozent Glasfaseranteil lassen sich prozesssicher fügen.

Heißgas-Schweißen vs. andere Verfahren: Der Vergleich

Je nach Anwendung, Material und Anforderung eignen sich unterschiedliche Schweißverfahren. Die Wahl hängt von Faktoren wie Zykluszeit, Bauteilgröße, Sauberkeitsanforderung und Investitionsbudget ab. Die folgende Tabelle zeigt die wesentlichen Unterschiede.

Kriterium	Heißgas-Schweißen	Ultraschallschweißen	Laserschweißen	Heizelementschweißen
Partikelfreiheit	Ja (kontaktlos)	Nein (Reibung)	Ja	Nein (Kontakt)
Geeignet für PA/POM/PBT	Hervorragend	Eingeschränkt	Möglich	Klebt am Element
Bauteilgröße	Flexibel	Nur kleine Teile	Nur kleine Teile	Flexibel
Zykluszeit	Mittel (2–5 s)	Schnell (0,2–0,5 s)	Schnell	Langsam
Investitionskosten	Mittel	Hoch	Sehr hoch	Niedrig
3D-Schweißnähte	Ja	Eingeschränkt	Eingeschränkt	Eingeschränkt
Oxidationsschutz	Ja (Stickstoff)	Nein	Nein	Nein
Mehrfachfertigung	Nestwerkzeuge möglich	Eingeschränkt	Ein Artikel pro Quelle	Möglich

Nicht immer ist Schweißen die beste Lösung. In manchen Fällen bietet Kunststoffverklebung eine wirtschaftliche Alternative – besonders bei unterschiedlichen Materialien oder temperaturempfindlichen Bauteilen.

Wann Heißgas-Schweißen die beste Wahl ist

Das Verfahren zeigt seine Stärken in folgenden Situationen:

Schwer schweißbare Materialien. PA, POM und andere Kunststoffe mit dünnflüssiger Schmelze oder Oxidationsempfindlichkeit erfordern das kontaktlose Verfahren.

Höchste Sauberkeitsanforderungen. Automotive-Anwendungen nach VDA 19 verlangen partikelfreie Verbindungen. Mechanische Verfahren können das nicht garantieren.

Komplexe 3D-Geometrien. Die freie Gestaltung der Schweißnaht erlaubt Verbindungen, die mit anderen Verfahren nicht realisierbar sind.

Medienführende Bauteile. Leitungen für Kühlwasser, Öl oder Bremsflüssigkeit müssen druckfest und dicht sein. Die homogene Schweißnaht erfüllt diese Anforderungen.

Wann andere Verfahren sinnvoller sind

Nicht jede Anwendung erfordert Heißgas-Schweißen. Alternativen können wirtschaftlicher sein:

Ultraschallschweißen eignet sich für kleine, dünnwandige Teile in hohen Stückzahlen. Die Zykluszeit von 0,2 bis 0,5 Sekunden ist unübertroffen.

Laserschweißen bietet höchste Präzision bei transparenten und absorbierenden Materialkombinationen. Die Investitionskosten sind jedoch erheblich.

Heizelementschweißen ist die wirtschaftliche Lösung für einfache Geometrien bei nicht-kritischen Sauberkeitsanforderungen.

Vorteile des Heißgas-Schweißens in der Industrie

Das Heißgas-Schweißen bietet gegenüber mechanischen Schweißverfahren entscheidende Vorteile. Besonders bei hohen Qualitätsanforderungen zeigt sich der Mehrwert des Verfahrens.

Partikelfreiheit für technische Sauberkeit

Mechanische Schweißverfahren wie Vibrations- oder Reibschweißen erzeugen durch die Relativbewegung der Fügepartner Kleinstpartikel. Diese Partikel können in Kreisläufe gelangen – Kühlwasser, Bremsflüssigkeit, Getriebeöl. Die Folgen reichen von erhöhtem Verschleiß bis zum Totalausfall.

Das thermische Heißgas-Schweißen arbeitet ohne mechanische Relativbewegung. Die Fügezone wird ausschließlich durch Wärme plastifiziert. Es entstehen keine Partikel. Diese Eigenschaft macht das Verfahren für alle Anwendungen unverzichtbar, bei denen technische Sauberkeit gefordert ist.

Die Automobilindustrie definiert ihre Sauberkeitsanforderungen im VDA-Band 19. Das Fraunhofer IPA betreut diesen Standard seit seiner Einführung. Heißgas-Schweißen erfüllt die Vorgaben ohne zusätzliche Reinigungsschritte. Die Einhaltung solcher Standards ist ein zentraler Bestandteil professioneller Qualitätssicherung.

Hochfeste, homogene Schweißverbindungen

Die stoffschlüssige Verbindung erreicht bis zu 90 Prozent der Festigkeit des Grundmaterials. Das liegt deutlich über dem, was mit Klebungen oder mechanischen Verbindungen erreichbar ist.

Die Schutzgasatmosphäre verhindert thermische Schädigung. Das Material behält seine ursprünglichen Eigenschaften. Keine Verfärbung, keine Versprödung, keine lokale Schwächung.

Die Schweißnaht ist homogen. Es gibt keine Einschlüsse, keine Poren, keine Schwachstellen. Das Ergebnis ist eine dauerhafte Verbindung, die auch bei Einsatztemperaturen von 150 °C ihre Festigkeit behält.

Wirtschaftlichkeit durch Mehrfachfertigung

Ein oft übersehener Vorteil: Heißgas-Schweißen ermöglicht die parallele Fertigung mehrerer Artikel. Nestwerkzeuge mit mehreren Kavitäten steigern den Durchsatz erheblich.

Im Vergleich dazu: Beim Laserschweißen ist pro Laserquelle nur ein Artikel bearbeitbar. Die Investition in zusätzliche Quellen erhöht die Kosten erheblich. Heißgas-Schweißen skaliert wirtschaftlicher.

Anwendungen: Wo kommt Heißgas-Schweißen zum Einsatz?

Das Verfahren findet überall dort Anwendung, wo hochfeste, partikelfreie Verbindungen gefordert sind. Die Automobilindustrie ist der größte Abnehmer – aber nicht der einzige.

Automobilindustrie

Die folgenden Bauteile werden typischerweise mit Heißgas-Schweißen gefügt:

Bauteil	Anforderung	Warum HGS?
Kühlmittelleitungen	Druckfest, dicht, partikelfrei	Medienführend, VDA 19
Ölführungsrohre	Hitzebeständig (bis 150 °C)	Getriebe-Umgebung
Ansaugkanäle	Komplexe 3D-Geometrie	Motorraum-Einbau
Verdrängungskörper (Getriebe)	Hochfest, leicht	Sauberkeitsanforderungen
Rückschlagventile	Dichtheit, Druckfestigkeit	Funktionskritisch
Bremsflüssigkeitsbehälter	Partikelfrei, sicher	Sicherheitsrelevant

Ein konkretes Beispiel: Verdrängungskörper für Automatikgetriebe wiegen etwa 200 Gramm und arbeiten bei Einsatztemperaturen von 150 °C. Sie werden komplett von heißem Getriebeöl umspült. Partikelfreiheit und Dichtheit sind hier keine Option, sondern Pflicht.

Medizintechnik

Die Medizintechnik stellt ähnlich hohe Anforderungen wie die Automobilindustrie – mit anderen Schwerpunkten. Hier zählen Sterilität, Biokompatibilität und reproduzierbare Qualität.

Typische Anwendungen umfassen Baugruppen für Diagnostikgeräte, Infusionssysteme und medizinische Verbrauchsmaterialien. Die partikelfreie Verbindung verhindert Kontamination. Mehr zu den spezifischen Anforderungen dieser Branche finden Sie in unserem Beitrag zur Kunststoffbearbeitung für Medizintechnik und Pharmaindustrie.

Weitere Branchen

Über Automotive und Medizintechnik hinaus profitieren weitere Industrien vom Verfahren:

Elektrotechnik. Gehäuse und Steckverbinder erfordern dichte, mechanisch belastbare Verbindungen. Das HGS-Verfahren liefert beides.

Sanitär. Wassertanks und Leitungssysteme müssen dauerhaft dicht sein. Die stoffschlüssige Verbindung übersteht Jahrzehnte im Einsatz.

Maschinenbau. Druckbehälter, Filter und medienführende Komponenten profitieren von der Kombination aus Festigkeit und Sauberkeit.

Für komplexe Baugruppen mit mehreren Schweißverbindungen bietet das Verfahren zusätzliche Vorteile: Die definierten Prozessparameter gewährleisten reproduzierbare Qualität über alle Verbindungsstellen.

Technische Sauberkeit: Warum Partikelfreiheit entscheidend ist

In der modernen Fertigung sind Sauberkeitsanforderungen ein Qualitätsmerkmal. Was vor zwanzig Jahren als Spezialanforderung galt, ist heute Standard in vielen Branchen.

VDA 19 und technische Sauberkeit

Der VDA-Band 19 definiert die Anforderungen an technische Sauberkeit in der Automobilindustrie. Teil 1 behandelt die Prüfung der Sauberkeit, Teil 2 die Sauberkeit in der Montage.

Die Entwicklung begann um das Jahr 2000 als Reaktion auf zunehmende Feldausfälle durch Partikelverunreinigung. Das Fraunhofer IPA begleitet den Standard wissenschaftlich und aktualisiert ihn regelmäßig.

Die Anforderungen betreffen alle funktionskritischen Bereiche: Motorraum, Bremssystem, Getriebe, ABS, ESP. Überall dort, wo Partikel Funktion oder Sicherheit beeinträchtigen können.

Folgen von Partikelverunreinigung

Die Auswirkungen von Partikelkontamination sind vielfältig und durchweg negativ:

Verstopfung. Partikel setzen sich in Düsen, Ventilen und Filtern fest. Der Durchfluss reduziert sich oder stoppt komplett.

Funktionsausfall. Ventile schließen nicht mehr, Pumpen fördern ungleichmäßig, Sensoren liefern falsche Werte.

Verschleiß. Partikel in Schmiersystemen wirken wie Schleifmittel. Die Lebensdauer von Lagern und Dichtungen sinkt drastisch.

Sicherheitsrisiko. Bremssysteme und Lenkungen tolerieren keine Kontamination. Ein Ausfall kann Menschenleben gefährden.

Fazit: Wann ist Heißgas-Schweißen die richtige Wahl?

Heißgas-Schweißen ist das Verfahren der Wahl, wenn höchste Sauberkeitsanforderungen, schwer schweißbare Materialien oder komplexe Geometrien gefordert sind. Die Kombination aus Partikelfreiheit, Oxidationsschutz und hoher Festigkeit macht es für Automotive- und Medizintechnik-Anwendungen unverzichtbar.

Die höheren Investitionskosten gegenüber einfacheren Verfahren werden durch Qualität und Prozesssicherheit kompensiert. Wer VDA 19 einhalten muss, kommt an partikelfreien Verfahren nicht vorbei. Wer PA, POM oder PBT schweißen will, findet im HGS-Verfahren eine zuverlässige Lösung.

Die Entscheidung für das richtige Schweißverfahren hängt von Ihren spezifischen Anforderungen ab. Material, Stückzahl, Sauberkeitsanforderung und Budget spielen zusammen. Eine fundierte Analyse vor der Investition spart später Kosten und Ärger.

Sie benötigen eine partikelfreie Verbindungslösung für Ihre Kunststoffbaugruppe? Sprechen Sie mit unseren Experten über die optimale Fertigungsstrategie.

Jetzt technisches Gespräch vereinbaren

Häufig gestellte Fragen

Frage: Was ist der Unterschied zwischen Heißgas-Schweißen und Heißluftschweißen?

Heißgas-Schweißen verwendet Stickstoff als inertes Schutzgas, um Oxidation zu verhindern. Heißluftschweißen nutzt normale Luft und eignet sich für weniger anspruchsvolle Anwendungen wie PVC-Rohre oder Planen. Für oxidationsempfindliche Hochleistungskunststoffe ist nur das HGS-Verfahren geeignet.

Frage: Welche Temperaturen werden beim Heißgas-Schweißen erreicht?

Je nach Material liegen die Temperaturen zwischen 350 und 500 °C. Oxidationsempfindliche Kunststoffe wie PA6.6 erfordern höhere Temperaturen unter Stickstoffatmosphäre. Die genauen Parameter richten sich nach dem Werkstoff und der Bauteilgeometrie.

Frage: Ist Heißgas-Schweißen teurer als Ultraschallschweißen?

Die Anlagenkosten liegen im mittleren Bereich. Ultraschallschweißen hat höhere Investitionskosten, aber schnellere Zykluszeiten. Die Wahl hängt von Material und Anforderung ab. Für PA und POM ist HGS oft die einzige prozesssichere Option.

Frage: Können glasfaserverstärkte Kunststoffe geschweißt werden?

Ja. Da das Verfahren kontaktlos arbeitet, werden die Glasfasern nicht beschädigt. Glasfaseranteile über 35 Prozent sind für viele andere Verfahren problematisch. Das HGS-Verfahren bewältigt sie ohne Einschränkung.

Frage: Warum ist Partikelfreiheit in der Automobilindustrie wichtig?

Partikel können in Kühlkreisläufe, Bremssysteme oder Getriebe gelangen und Funktionsausfälle verursachen. VDA 19 definiert die Sauberkeitsanforderungen für funktionskritische Bauteile. Hersteller und Zulieferer müssen diese Standards einhalten.

Frage: Welche Schweißnahtfestigkeit wird erreicht?

Bis zu 90 Prozent der Festigkeit des Grundmaterials sind erreichbar. Die homogene, stoffschlüssige Verbindung ist dauerhaft belastbar. Das übertrifft die meisten alternativen Fügeverfahren.

Frage: Für welche Bauteilgrößen eignet sich Heißgas-Schweißen?

Das Verfahren ist weitgehend unabhängig von der Bauteilgröße. Nestwerkzeuge ermöglichen die parallele Fertigung mehrerer Teile. Im Gegensatz zu Laser- oder Ultraschallschweißen gibt es keine praktischen Größenbeschränkungen.

Frage: Ist Heißgas-Schweißen für Prototypen geeignet?

Ja. Mit entsprechenden Lizenzvereinbarungen können auch Prototypen- und Kleinserien-Werkzeuge hergestellt werden. Mehr zum Thema finden Sie in unserem Beitrag zum Prototypenbau aus Kunststoff.

Über den Autor

H. Scheffel GmbH ist spezialisiert auf technische Kunststoffverarbeitung und Baugruppen-Fertigung. Mit Erfahrung in diversen Materialarten und modernsten Fertigungsverfahren unterstützen wir B2B-Kunden aus Maschinenbau, Automotive und Elektrotechnik bei der Realisierung anspruchsvoller Kunststofflösungen.

Unsere Expertise umfasst die gesamte Prozesskette von der Materialauswahl über die Fertigung bis zur Qualitätssicherung. Technische Beratung auf Augenhöhe ist unser Anspruch.

Mehr über Scheffel erfahren

Disclaimer: Dieser Artikel dient der technischen Information und ersetzt keine individuelle Beratung für Ihr spezifisches Fertigungsprojekt. Die genannten Werte sind Richtwerte – die tatsächlichen Parameter hängen von Material, Geometrie und Anforderungsprofil ab.