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01.05.2019

La société française Lagniel SAS de Douvres-la-Délivrande, France, s'est penchée pendant cinq ans sur le développement d'une nouvelle machine rotative à cinématique continue permettant de souder par ultrasons jusqu'à 600 pièces par minute. Cela correspond à un décuplement du rendement. Le spécialiste des ultrasons Herrmann Ultrasons a fourni les composants ultrasons et a apporté son aide dans le développement complexe de ce processus de soudage rapide.

Une machine rotative à cinématique continue se compose d’un barillet tournant équipé de broches et tiroirs animés par cames. En tournant, le barillet commande le mouvement des broches et les intervalles de temps. La décomposition des mouvements a permis la soudure à vitesse élevée par le contrôle de chaque phase : la course, l’approche de la sonotrode sur la pièce à souder, le soudage, le refroidissement sous pression et le dégagement de la sonotrode. Le profil de la courbe de soudage a été utilisé comme modèle pour le mouvement mécanique. 

 

Générateur haute performance

En ce qui concerne le générateur d'ultrasons, Lagniel avait spécifié de hautes exigences, que Herrmann Ultrasons a pu satisfaire :

  • changement rapide parmi différents paramètres de soudage
  • transmission rapide des données du processus par système de bus, y compris la traçabilité requise pour la technologie médicale
  • équilibrage des tolérances mécaniques normales de la machine en raison de la vitesse

 

Logiciel de simulation de processus

Le grand défi tenait dans l'harmonisation du mouvement des dispositifs de posage avec les impulsions du générateur. Herrmann Ultrasons a développé un logiciel de simulation spécial afin de déterminer les paramètres de process rapide et d’en permettre leur optimisation. La puissance, la course de soudage, la pression et le temps ont été paramétrés, sachant qu’un générateur commande jusqu'à six sonotrodes. Grâce à la technologie de Lagniel, il a été possible de travailler sur un jeu principal de paramètres au lieu de paramétrer individuellement chacun des ensembles acoustiques. Cependant, l'harmonisation des paramètres grâce à des méthodes DOE (Design of Experiment) a représenté une tâche exigeante et a requis une grande expérience dans la technique d'application par ultrasons. À l'aide du logiciel de simulation, les tolérances de processus peuvent être étendues et le processus peut être stabilisé; même les options d'affichage, de mémoire et de traçabilité ont été utiles.

 

Perspective

La nouvelle machine est la preuve de la bonne collaboration entre deux spécialistes dans leur domaine. Six installations ont déjà été livrées à deux gros clients aussi divers que le pharma et l’agriculture ; avec chacune quatre générateurs pour la commande de 4x6 ensembles acoustiques, une vitesse de 600 pièces par minute est atteinte. Des goutteurs sont fabriqués pour des installations d'irrigation agricoles ainsi que des pièces pour des produits médicaux. Cette nouvelle technologie de soudure US à grande vitesse peut être étendue à tous types d’objets de grande consommation tels que des seringues, des stylos-bille, des composants d'emballage ou des piles. Des étapes d'usinage supplémentaires comme le sertissage, le marquage au laser ou l'étiquetage peuvent également être intégrés dans la machine.