Schweissen mit Ultraschall gilt heute als die schnellste und zugleich auch kosteng\u00fcnstigste Methode, um Kunststoffteile miteinander zu verbinden und zu montieren. Wesentliche Vorteile sind, dass ohne Kleber, Verbindungselemente und L\u00f6sungsmittel gearbeitet wird; dadurch ist das Verfahren sehr umweltfreundlich und effizient.<\/p>\n
Typische Anwendungsbereiche finden sich deshalb in nahezu allen Branchen, angefangen von Verpackungs-, Lebensmittel-, Textil und Medizintechnik bis hin zum Fahrzeugbau. F\u00fcr die Verbindung der im Automobil- und Nutzfahrzeugbereich verwendeten Leichtbau-Werkstoffe beispielsweise liefert das Ultraschall-Schweissen gute Voraussetzungen, wie auch die im Folgenden beschriebene Anwendung zeigt.<\/p>\n
Elektrische Fensterheber f\u00fcr Pkws gibt es bereits seit den 1950er und 1960er Jahren, mittlerweile sind sie Stand der Technik und lassen sich auch aus dem Nutzfahrzeugbereich nicht mehr wegdenken. In modernen Lkws sind automatische Fensterheber heute selbstverst\u00e4ndlich. Die Fenster werden hier durch einen Elektromotor und speziell angeordnete Seilzugtrommeln bewegt. Dabei wird eine Seiltrommel \u00fcber einen Elektromotor mit Schnecken- oder Stirnradgetriebe bewegt. Die Autot\u00fcren, bzw. die T\u00fcrinnenverkleidung \u00fcbernimmt dabei eine wichtige Funktion. Sie ist letztendlich daf\u00fcr verantwortlich, dass die Fensterschei-ben sicher gehalten und auf Knopfdruck automatisch ge\u00f6ffnet bzw. geschlossen werden k\u00f6nnen. Denn an der T\u00fcrinnenseite sind Kunststoffkonstruktionen angebracht, sogenannte \u00abBalkonstrukturen\u00bb, die dann die F\u00fchrungsschienen f\u00fcr die Seilz\u00fcge fixieren.<\/p>\n
Balkonstrukturen f\u00fcr die F\u00fchrungsschienen von Autofenstern<\/p>\n
Der italienische Maschinenbauspezialist CEMAS Elettra hat f\u00fcr den Nutzfahrzeughersteller IVECO jetzt eine Produktionsmaschine entwickelt, mit der sich diese Balkonstrukturen an den Innenseiten der T\u00fcrpanels des neuen Stralis-Modells automatisiert befestigen lassen. Im gleichen Arbeitsgang werden auch die Ablagetaschen – z.B. f\u00fcr Sonnenbrille, Handscanner oder \u00c4hnliches – auf der anderen Seite der Panels befestigt. Dazu legt ein Mitarbeiter die Panels, die Taschen und die insgesamt drei Teile der Balkonkonstruktion manuell ein; anschliessend werden sie per Ultraschall miteinander verschweisst. Da die Maschine doppelt ausgelegt ist, also zwei Bearbeitungsstationen hat, lassen sich die Panels f\u00fcr die linke und rechte T\u00fcr gleichzeitig schweissen.<\/p>\n
Beim Schweissen mit Ultraschall \u00fcbertr\u00e4gt ein akustisch ausgelegtes Werkzeug, die Sonotrode, hochfrequente Schwingungen. Durch diese hochfrequenten, me-chanischen Schwingungen wird der oben aufliegende F\u00fcgepartner in Schwingung versetzt, wohingegen der untere F\u00fcgepartner durch das Gegenwerkzeug (\u00abAm-boss\u00bb) am Mitschwingen gehindert wird. Dadurch wird W\u00e4rme erzeugt, die Materialgrenzen \u00abaufbricht\u00bb und die F\u00fcgepartner dadurch miteinander verschweisst. So entstehen bei geringer thermischer Belastung von Produkt und Umgebung hochfeste F\u00fcgeverbindungen.<\/p>\n
Naht- und Punktschweissen<\/p>\n
Das komplette Ultraschall-Schweisssystem setzt sich dabei aus mehreren Komponenten zusammen: Dem Generator, der den Ultraschall erzeugt, einem Konverter, der mit Hilfe von Piezokeramiken den Ultraschall in mechanische Schwingungen umsetzt, die dann – eventuell verst\u00e4rkt von einem Booster – auf die Sonotrode \u00fcbertragen wird. Um die \u00abBalkonstrukturen\u00bb f\u00fcr die Fensterf\u00fchrungen mit den Panels zu verbinden, sind insgesamt 56 solcher Sonotroden (28 je Maschinenfach) im Einsatz. Sie stammen von der Telsonic AG, mit der die Maschinenbauer schon seit etlichen Jahren erfolgreich zusammenarbeiten. Der Ultraschallspezialist entwickelt und verkauft bereits seit gut f\u00fcnf Jahrzehnten weltweit serientaugliche Ultraschall-L\u00f6sungen, die sich auf die unterschiedlichsten Anwendungsanforderungen abstimmen lassen.<\/p>\n
Da bei den F\u00fcgeprozessen bei den T\u00fcrpanels sowohl einzelne Punkte als auch N\u00e4hte geschweisst werden, liessen sich in dieser Anwendung auch Doppelsonotroden nutzen. Das bringt Vorteile, wenn bei N\u00e4hten die Schweisspunkte relativ eng beieinander liegen. Eine Doppelsonotrode kann mit ihren beiden Fl\u00fcgeln zwei Schweisspunkte bedienen, braucht aber f\u00fcr die Einleitung der mechanischen Schwingung nur einen Konverter und Booster.Den Ultraschall (35 kHz) f\u00fcr die Sonotroden in den beiden Maschinenf\u00e4chern erzeugen Generatoren der Baureihe MAG, die sich f\u00fcr die L\u00f6sung komplexer Schneidaufgaben in Sonderanlagen und Produktionslinien anbietet. Sie sind f\u00fcr den Einbau im Schaltschrank bestimmt und k\u00f6nnen jeweils zwischen 16 Sonotroden umschalten. Um die Anwenderanforderungen bei der Bearbeitungsmaschine f\u00fcr die T\u00fcrpanels zu erf\u00fcllen, gen\u00fcgten deshalb vier Generatoren f\u00fcr die 56 Sontroden. Jedes T\u00fcrblatt kann so mit einer Zykluszeit von 70 bzw. 90 Sekunden geschweisst werden. K\u00fcrzere Zykluszeiten liessen sich mit einer gr\u00f6sseren Generatorenanzahl erreichen. In der beschriebenen Anwendung ist das jedoch nicht notwendig. Der Bediener kann auf jeder Maschinenseite unabh\u00e4ngig arbeiten. Dadurch lassen sich Totzeiten vermeiden. W\u00e4hrend ein T\u00fcrpanel geschweisst wird, nutzt er die Zeit, um die Teile f\u00fcr das n\u00e4chste im anderen Maschinenfach einzulegen.Die Generatoren kommunizieren mit der Steuerung der Kunststoffbearbeitungsmaschine \u00fcber Profibus, unterst\u00fctzen aber auch alle anderen g\u00e4ngigen Feldbusschnittstellen (Ethernet\/IP, EtherCAT, ProfiNet, Sercos III, Powerlink und Modbus RTU). F\u00fcr die Steuerungsprogrammierer gibt es ein Software Development Kit mit Funktionsmodulen und Programmierbeispielen, sodass sich auch anspruchsvolle Aufgabenstellungen schnell umsetzen lassen.<\/p>\n
Quelle: Telsonic<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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