{"id":30119,"date":"2022-02-17T08:35:43","date_gmt":"2022-02-17T07:35:43","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=30119"},"modified":"2022-02-16T15:39:25","modified_gmt":"2022-02-16T14:39:25","slug":"kleine-losgroessen-wirtschaftlich-mit-ultraschall-verschweissen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=30119","title":{"rendered":"Kleine Losgr\u00f6\u00dfen wirtschaftlich mit Ultraschall verschwei\u00dfen"},"content":{"rendered":"

Effiziente Kleinserie<\/strong><\/p>\n

Die h\u00e4ndische Einsenkung von 18 Messingbuchsen in einen Kunststoffrahmen f\u00fcr ein Steuerger\u00e4t war f\u00fcr den Produzenten ein aufw\u00e4ndiger und damit kostenintensiver Prozess. Mit dem Ultraschallschwei\u00dfen bot sich eine effiziente Alternative, die die Taktzeiten erheblich verk\u00fcrzte und sich dadurch auch finanziell lohnte \u2013 trotz geringer St\u00fcckzahlen. Dabei spielten die vielf\u00e4ltige Einsatzm\u00f6glichkeit der Sonotrode und das Herrmann Engineering eine entscheidende Rolle.<\/strong><\/p>\n

Mit Produktionszeiten von mehr als drei Minuten pro Bauteil war die Best\u00fcckung eines Kunststoffrahmens f\u00fcr die apra-plast Kunststoffgeh\u00e4use-Systeme GmbH bisher eine zeitaufw\u00e4ndige Aufgabe. Grund f\u00fcr die langen Taktzeiten waren die insgesamt 18 Messingbuchsen, die mittels W\u00e4rme einzeln in den Rahmen eingesenkt werden mussten. Ein automatisiertes Verfahren rechnete sich aufgrund der geringen St\u00fcckzahl nicht. Auch das Umspritzen der Buchsen als alternativer Prozess schied aufgrund hoher Kosten aus.<\/p>\n

Die Herrmann Ultraschall GmbH & Co KG erfuhr in einem der regelm\u00e4\u00dfigen Austausche mit apra-plast von der Herausforderung und kam mit einer Idee f\u00fcr ein effizienteres Verfahren auf den langj\u00e4hrigen Gesch\u00e4ftspartner zu. In gemeinsamer Zusammenarbeit konnte eine spezielle Ultraschall-Schwei\u00dfl\u00f6sung entwickelt werden. Das Ergebnis: Die Produktionszeiten des Bauteils wurden deutlich verk\u00fcrzt und die Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses gesteigert.<\/p>\n

F\u00fcnfmal so schnell dank spezieller Messer-Sonotrode<\/strong><\/p>\n

Die F\u00fcgeaufgabe bestand darin, mit Hilfe von Ultraschall mehrere Messingbuchsen gleichzeitig in den Kunststoffrahmen aus Polycarbonat einzusenken. Daf\u00fcr wurde zun\u00e4chst eine spezielle Sonotrode entwickelt, die alle Buchsen pro Rahmenseite gleichzeitig pr\u00e4zise einsenken kann. Die bisher notwendigen 18 Arbeitsschritte f\u00fcr den Komplettrahmen konnten auf vier verringert werden, wodurch sich die Taktzeit auf knapp 40 Sekunden senkte \u2013 das entspricht nur noch einem F\u00fcnftel der urspr\u00fcnglichen Dauer.<\/p>\n

W\u00e4hrend des Schwei\u00dfvorgangs selbst liegt die sogenannte Messer-Sonotrode \u00fcber eine ganze Rahmenl\u00e4nge auf allen Messingbuchsen dieser Seite gleichzeitig auf. Die Buchsen werden durch den Ultraschall zum Schwingen angeregt, \u00fcbertragen den Schall auf den Kunststoffrahmen und leiten den Schmelzvorgang ein. Die Schmelze flie\u00dft in die Hinterschnitte der Buchsen ein, wodurch eine feste Verbindung erzeugt wird. Durch dieses Vorgehen k\u00f6nnen die Messingbuchsen vollst\u00e4ndig in den Rahmen eingebettet werden, w\u00e4hrend gleichzeitig dessen Material geschont wird. So entsteht ein optisch einwandfreies Ergebnis.<\/p>\n

Beim Schwei\u00dfprozess ist das vollst\u00e4ndige und gleichm\u00e4\u00dfige Einsenken der Buchsen essenziell, da der Rahmen f\u00fcr die Herstellung des Endprodukts, ein Steuerger\u00e4t, mit einem Gegenst\u00fcck verschraubt wird. Unregelm\u00e4\u00dfigkeiten auf der Oberfl\u00e4che, wie etwa durch hervorstehende Buchsen, k\u00f6nnten daf\u00fcr sorgen, dass beide Teile des Kunststoffgeh\u00e4uses sp\u00e4ter nicht dicht miteinander verbunden werden.<\/p>\n

Um ein gleichm\u00e4\u00dfige Einsenken der Buchsen gew\u00e4hrleisten zu k\u00f6nnen, muss das Bauteil w\u00e4hrend des Schwei\u00dfvorgangs in der Maschine vollst\u00e4ndig plan liegen und bewegungsfrei fixiert werden k\u00f6nnen. Hierf\u00fcr wurde eine spezielle Werkst\u00fcckaufnahme mit Einfr\u00e4sungen entwickelt. Sie erm\u00f6glicht es dem Anwender, das Bauteil sicher in der Werkst\u00fcckaufnahme einzulegen, festzuspannen und die erste Rahmenseite zu schwei\u00dfen. Danach wird das Teil gedreht und mit der zweiten Rahmenseite neu fixiert und ebenfalls verschwei\u00dft. Mit insgesamt vier Schritten sind alle 18 Buchsen eingebettet. Im Projektentwicklungsprozess war es schlie\u00dflich die Kombination aus speziell gestalteter Sonotrode und Werkst\u00fcckaufnahme, die f\u00fcr den langen Rahmen mit 310 mm Kantenl\u00e4nge einen prozesssicheren Ultraschall-Schwei\u00df- bzw. Einsenkvorgang erm\u00f6glichte.<\/p>\n

Eine Maschine f\u00fcr mehrere Anwendungen<\/strong><\/p>\n

Um die Amortisationszeit der Ultraschall-Schwei\u00dfmaschine zu reduzieren, schlug das Engineering Team von Herrmann anhand der aktuellen Projekte von apra-plast weitere Einsatzm\u00f6glichkeiten vor. Durch das Schnellwechselsystem f\u00fcr die Schwei\u00dfwerkzeuge kann die Schwei\u00dfmaschine in wenigen Minuten f\u00fcr eine andere Anwendung umger\u00fcstet werden. Zus\u00e4tzlich zum Rahmen wurde ein weiteres Projekt umgesetzt, das ebenfalls in Kleinserie gefertigt wird.<\/p>\n

Bei diesem Produkt handelt es sich um das Kunststoffgeh\u00e4use eines Messger\u00e4ts, in das ein Sichtfenster aus Plexiglas (PMMA) eingelassen wird. Die Scheibe wurde bisher von Hand geklebt, was jedoch mehrere Nachteile mit sich brachte. So muss die Verbindung zwischen den Bauteilen wasserdicht sein, um die reibungslose Funktionalit\u00e4t des Endprodukts zu gew\u00e4hrleisten. Durch den Einsatz von Kleber kam es jedoch immer wieder zu Lufteinschl\u00fcssen, die die Dichtheit gef\u00e4hrdeten. Zudem konnten die Bauteile durch den h\u00e4ndischen Klebevorgang verrutschen, worunter nicht nur die Dichtheit, sondern auch die Optik des Endprodukts leiden.<\/p>\n

Erste Tests ergaben, dass der Einsatz von Ultraschall hier zu einer Steigerung der Produktqualit\u00e4t beitragen konnte. Das Sichtfenster wird durch das Ultraschallschwei\u00dfen absolut dicht mit dem Kunststoffgeh\u00e4use verbunden. Der Verzicht auf Kleber wiederum sichert auch ein optisch einwandfreies Ergebnis und schafft eine umweltvertr\u00e4gliche Verbindung ganz ohne Zusatzstoffe. Ein entscheidendes Kriterium f\u00fcr den Einsatz der Ultraschall-Schwei\u00dftechnologie bestand auch in der M\u00f6glichkeit der Prozess\u00fcberwachung: Indem jeder einzelne Schwei\u00dfvorgang genau \u00fcberwacht und validiert werden kann, sorgt die Maschine f\u00fcr eine bisher unerreichte Prozesssicherheit.<\/p>\n

Erfolgsfaktoren Schulung und Beratung<\/strong><\/p>\n

Mit diesen beiden entwickelten L\u00f6sungen arbeitet apra-plast zum ersten Mal mit der Ultraschall-Schwei\u00dftechnologie. Ausschlaggebend f\u00fcr die Entscheidung war eine eingehende Grundlagenschulung zum Ultraschallschwei\u00dfen sowie Beratung hinsichtlich der finanziellen als auch der technischen Machbarkeit des Projekts. Mit einer Leihmaschine konnte der Kunde Tests unter realen Produktionsbedingungen im eigenen Haus durchf\u00fchren und sich bereits vorab mit dem Einsatz der Technologie vertraut machen.<\/p>\n

Fazit<\/strong><\/p>\n

Die entwickelte Schwei\u00dfl\u00f6sung verdeutlicht, dass sich der Einsatz von Ultraschall auch bei kleinen Losgr\u00f6\u00dfen lohnen kann. Voraussetzung hierf\u00fcr ist eine eingehende Betreuung \u00fcber die gesamte Projektdauer hinweg, sodass eine vielseitig anwendbare Maschine entwickelt werden kann. Gerade h\u00e4ndischen F\u00fcgeverfahren gegen\u00fcber bietet das Ultraschallschwei\u00dfen den gro\u00dfen Vorteil von schnelleren Produktionszeiten und einer Steigerung der Produktqualit\u00e4t, sodass ganze Herstellungsprozesse wirtschaftlicher, effizienter und auch nachhaltiger gestaltet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

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