Feste und optisch ansprechende Verbindungen: Beides waren maßgebliche Kriterien für die Produktion des neuen elektronischen Textilerfrischers FreshUp. Um sie zu erfüllen, entschied sich die BSH Hausgeräte GmbH für Ultraschall als die am besten geeignete Fügetechnologie. Als Partner wurde Herrmann früh in das Projekt mit einbezogen und konnte so gemeinsam mit BSH eine Schweißlösung entwickeln, die die Wünsche des Herstellers vollständig erfüllt.
Die Herausforderung
Das glänzende MABS-Material der Gehäuseschalen leitet Ultraschall sehr gut weiter, sodass es nicht nur in der Fügezone, sondern im gesamten Bauteil zu starken Schwingungen während des Schweißprozesses kommt. Dadurch konnten an verschiedenen Stellen, an denen das Bauteil in der Werkstückaufnahme aufliegt, Markierungen an der Oberfläche entstehen.
Eine weitere Anforderung des Kunden war eine umlaufende, hochfeste Verbindung. Dafür stand allerdings nur ein geringer Schweißweg von drei Zehntel Millimeter zur Verfügung – ungefähr nur halb so viel, wie normalerweise genutzt werden sollte. Eine Anpassung des Spritzgusswerkzeuges im Bereich des Energierichtungsgebers war nicht möglich, ohne Veränderungen am Aussehen der Gehäuseschale vorzunehmen.
Die Lösung
- Material: Spezielles Gießharz für die Werkstückaufnahme dämpft Vibrationen des Ultraschalls
- Design: Unterteilung in vier Aufnahme-Segmente garantiert treffgenaue Schweißung
- Parameter: Optimierung der Fügegeschwindigkeit und weiterer Schweißparameter in gemeinsamen DOE-Prozess sichert feste Verbindungen
Werkstückaufnahme ermöglicht makellose Verbindung
Um die Vibrationen des Schweißvorgangs zu dämpfen, fertigte man die Werkstückaufnahme aus einem speziellen Gießharz an. Dabei handelt es sich um ein abriebfestes, hitzebeständiges Material mit einer Härte von 80 bis 90 Shore – das entspricht etwa der Härte von Skateboard-Rollen.
Eine weitere Optimierung der Werkstückaufnahme erreichte man durch ihre Unterteilung in vier statt wie üblich nur zwei Aufnahmen-Segmente. Durch diese Struktur konnte sichergestellt werden, dass das Bauteil sauber in der Werkstückaufnahme liegt und treffgenau von der Sonotrode geschweißt werden kann.
Gleichzeitig verhindert die besondere Aufteilung, dass es im Bereich der Trennebenen zu Beschädigungen am Material kommt. In Verbindung mit dem weichen Gießharz verhindert die Werkstückaufnahme damit zuverlässig optische Beeinträchtigungen der Bauteile.
Gemeinsame Schweißversuche im Ultraschall-Labor
Um beide Bauteile über die gesamte Länge absolut bündig, das heißt auf Block zu verschweißen, wurde der Schweißprozess in einem längeren DOE-Prozess mit mehreren Evaluierungsschleifen gemeinsam entwickelt und optimiert. Es ist vor allem die Fügegeschwindigkeit, deren grafische Darstellung bei der Optimierung unterstützt.
Die Versuche wurden im Herrmann Ultraschall-Labor PLASTICS sowie beim Kunden vor Ort durchgeführt und teils per Live-Video übertragen. Letztlich konnten auch dank der engen Zusammenarbeit die richtigen Parameter definiert werden, um unter den anspruchsvollen Vorgaben eine feste und optisch einwandfreie Verbindung zu gewährleisten.
Über den Bosch FreshUp
Der Bosch FreshUp entfernt mit Hilfe der Bosch Plasma Technology unangenehme Gerüche, Bakterien und Viren aus trockenen Kleidungsstücken, ohne dass diese gewaschen werden müssen. Bei Aktivierung der Plasmaquelle wird die Luft direkt am Kleidungsstück ionisiert und Elektroden beschleunigt. Die Molekülketten brechen auf, Bakterien und Viren werden zerstört. Dadurch werden Gerüche dauerhaft und ohne den Einsatz von Chemikalien neutralisiert.
Alle Bestandteile berücksichtigen
Die Entwicklung einer Ultraschall-Schweißlösung für BSH bewies, wie entscheidend neben der Ermittlung der Schweißparameter auch die Gestaltung einer individuell optimierten Werkstückaufnahme ist. Mit den richtigen Materialien und dem passenden Design trägt sie maßgeblich dazu bei, dass Bauteile nicht nur fest, sondern auch mit makellosem Erscheinungsbild miteinander verbunden werden können.