Ultraschall-Schweißmaschinen

Auch für Class-A Oberflächen

Herrmann Ultraschall stattete jüngst einen Automobilzulieferer mit zwei Ultraschall-Schweißmaschinen mit 15 Wechselsätzen aus. Das Ultraschallschweißen thermoplastischer Kunststoffe ist ein etabliertes Fügeverfahren im Automobilsektor. Die Anwendungen reichen von Türseitenverkleidungen über Zylinderkopfhauben bis hin zu Tagfahrleuchten. Ultraschallwerkzeuge schwingen mit einer Eigenfrequenz von 20.000 Herz oder mehr und können bei komplexen, asymmetrischen Bauteilen an ihre physikalischen Grenzen stoßen. Ist aber das Schweißwerkzeug, die Sonotrode, mit der Finiten Elemente Methode (FEM) richtig konstruiert und trägt die Schwingungen gleichmäßig in die Fügezone ein, bietet die Ultraschallverbindungstechnik allerhand Vorzüge: Empfindliche Class-A Bauteil-Oberflächen bleiben makellos, der gezielte Energie-Eintrag schont Reflektoren und LEDs, 3-D Formen lassen sich leichter realisieren und die Schweißzyklen sind kurz (zwischen 100 und 300 ms).

Bei 3D-Formen wie einer Tagfahrleuchte wird die Ultraschall-Sonotrode in zwei Elemente aufgeteilt: die Trägersonotrode in Form eines Blocks und die darauf befestigten Einzelsonotroden (Einschraubzapfen). Die Zapfen mit unterschiedlichen Höhen passen sich der Bauteilform an, wobei jeder einzelne Zapfen als in sich selbst schwingende Sonotrode konstruiert und gefertigt sein muss. Um richtig zu schwingen, wird der Träger mit FEM berechnet und auf Frequenz, Leerlaufleistung und Amplitude vermessen. Jeder Zapfen muss ebenfalls auf Frequenz vermessen werden. Hier liegt das Know-How eines Ultraschall-Spezialisten, denn die Zapfen haben unterschiedliche Längen und Störkonturen. Damit sie gut schwingen, werden sie händisch angepasst und einzeln montiert. ms

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