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01.05.2019

Fünf Jahre hat die französische Firma Lagniel SAS aus Douvres-la-Délivrande, Frankreich, in die Entwicklung einer neuen Rundläufer-Maschine gesteckt, mit der bis zu 600 Teile pro Minute mittels Ultraschall verschweißt werden können. Das bedeutet eine Verzehnfachung des Outputs. Der Ultraschall-Spezialist Herrmann Ultraschall lieferte die Ultraschallkomponenten und unterstütze bei der komplexen Entwicklung dieses schnellen Schweißprozesses.

 

Die Rundläufermaschine mit kontinuierlicher Bewegung arbeitet mit einer servogesteuerten Drehscheibe (Rundschaltteller), wobei die Werkzeugbewegung kurvengesteuert ist. Die Drehscheibe steuert Bewegungs- und Zeitabläufe. Um die hohe Geschwindigkeit beim Schweißen zu realisieren, wurde der Schweissprozeß in Einzelschritte aufgeteilt – diese sind Hub, Aufsetzen auf dem Schweißteil, Schweißvorgang, Abkühlen unter Druck und Rück-Hub. Der Verlauf der Schweißkurve wurde als Vorlage für die mechanische Bewegung verwendet. 

 

Hochleistungsgenerator

Bezüglich des Ultraschall-Generators hatte Lagniel hohe Anforderungen spezifiziert, die Herrmann Ultraschall erfüllen konnte:

  • schneller Wechsel zwischen verschiedenen Schweißparametern
  • schnelle Übertragung der Prozessdaten per Bussystem inklusive der für die Medizintechnik geforderten Nachverfolgbarkeit
  • Ausgleich der normalen, mechanische Toleranzen der Maschine aufgrund der Geschwindigkeit

 

Prozess-Simulationssoftware

Die große Herausforderung war die Bewegung der Werkstückaufnahmen mit den Impulsen des Generators zu harmonisieren. Herrmann Ultraschall hat eine spezielle Simulations-Software entwickelt, mit deren Hilfe der schnelle Prozess überhaupt erst eingerichtet und optimiert werden kann. Leistung, Schweißweg, Druck und Zeit mussten parametriert werden, wobei ein Generator bis zu sechs Sonotroden steuert. Aufgrund der Ingenieursleistung von Lagniel war es möglich, über einen Masterparametersatz zu arbeiten, statt jedes einzelne Schwinggebilde individuell zu parametrisieren. Trotzdem war die Abstimmung der Parameter mittels DOE-Methode (Design of Experiment) eine anspruchsvolle Aufgabe und erforderte viel Erfahrung in der Ultraschall-Anwendungstechnik. Mithilfe der Simulations-Software können die Prozesstoleranzen erweitert und der Prozess stabilisiert werden; auch die Anzeige-, Speicher-  und Nachverfolgbarkeitsoptionen waren hilfreich.

 

Ausblick

Die neue Maschine ist Beweis für die gute Zusammenarbeit zweier Spezialisten auf ihrem Gebiet. Sechs Anlagen an zwei Großkunden wurden bereits ausgeliefert; mit je vier Generatoren zur Steuerung von 24 Ultraschall-Schwinggebilden wird eine Geschwindigkeit von 600 Teilen pro Minute erreicht. Hergestellt werden Dripper für landwirtschaftliche Bewässerungsanlagen sowie Teile für die Medizintechnik. Weitere Anwendungen könnten Massen-Artikel wie Spritzen, Kugelschreiber, Verpackungskomponenten oder Batterien sein. Zusätzliche Bearbeitungsschritte wie Crimpen, Lasermarkieren oder Etikettieren sind leicht in die Maschine zu integrieren.

 

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