Pequena série eficiente

Para os produtores, inserir manualmente 18 tomadas de latão em uma estrutura plástica para uma unidade de controle era um processo trabalhoso e caro. A soldagem por ultrassom ofereceu uma alternativa eficiente que reduziu consideravelmente os tempos do ciclo e também valeu a pena financeiramente – apesar das menores quantidades de unidades. A versatilidade do sonotrodo e da HERRMANN ENGINEERING desempenhou um papel crucial aqui.

Com tempos de produção de mais de três minutos por componente, o encaixe de uma estrutura de plástico costumava ser uma tarefa demorada para a apra-plast Kunststoffgehäuse-Systeme GmbH. A razão por trás dos longos tempos do ciclo foi o total de 18 tomadas de latão que tiveram que ser inseridos na estrutura individualmente usando calor. Um processo automatizado não valia a pena devido à baixa quantidade de unidades. O processo alternativo de moldagem das tomadas também foi descartado devido aos altos custos associados.

Em uma das trocas regulares com a apra-plast, a Herrmann Ultraschall GmbH & Co KG ficou sabendo do desafio e apresentou uma ideia para um processo mais eficiente. Em nossa colaboração, conseguimos desenvolver uma solução especial de soldagem ultrassônica. O resultado: Os tempos de produção do componente foram significativamente reduzidos e a eficiência de todo o processo aumentou.

Cinco vezes mais rápido graças ao sonotrodo da lâmina especial

A tarefa de junção consistiu em inserir várias tomadas de latão na estrutura de policarbonato simultaneamente usando ultrassom. Para fazer isso, primeiro desenvolvemos um sonotrodo especial que pode inserir todas as tomadas simultaneamente e com precisão para cada lado da estrutura. Conseguimos reduzir 18 estágios que antes eram necessários para a estrutura completa para apenas quatro estágios, o que significa que o tempo do ciclo foi reduzido para pouco menos de 40 segundos – isso é apenas um quinto da duração original.

Durante o próprio processo de soldagem, o sonotrodo da lâmina é aplicado simultaneamente a todas as tomadas de latão deste lado em todo o comprimento da estrutura. As tomadas são estimuladas pelo ultrassom, que as faz vibrar. A vibração é então transferida para a estrutura de plástico e inicia o processo de fusão. A massa fundida flui para os entalhes das tomadas, onde é produzida uma conexão fixa. Este processo permite que as tomadas de latão sejam totalmente embutidas na estrutura, protegendo simultaneamente seu material contra danos. Isso produziu um resultado visualmente impecável.

Durante o processo de soldagem, é essencial que as tomadas sejam inseridas de forma completa e uniforme, pois a estrutura para fabricação do produto final, uma unidade de controle, é aparafusada em uma contraparte. Irregularidades na superfície, como as causadas por tomadas salientes, podem significar que ambas as partes da caixa em plástico não podem ser conectadas entre si para criar uma vedação posterior.

Para garantir uma inserção uniforme das tomadas, o componente deve estar completamente plano na máquina durante o processo de soldagem, e devemos poder fixá-lo no lugar para que nenhum movimento ocorra. Um dispositivo para peça de trabalho especial com ranhuras foi desenvolvido para esta finalidade. Isso permite que o usuário insira o componente com segurança no dispositivo para peça de trabalho, prenda-o no lugar e solde o primeiro lado da estrutura. A peça é então girada e fixada novamente e o segundo lado da estrutura é soldado. Todas as 18 tomadas são incorporadas em um total de quatro etapas. Durante o processo de desenvolvimento do projeto, no final, foi a combinação do sonotrodo e do dispositivo para peça de trabalho especialmente projetados que possibilitou um processo de soldagem por ultrassom confiável para a estrutura longa com bordas de 310 mm de comprimento.

Uma máquina para várias aplicações

Para reduzir o tempo de amortização da máquina de soldagem por ultrassom, a equipe da Herrmann Engineering sugeriu outras possibilidades de uso dos projetos atuais da apra-plast. O sistema de troca rápida para as ferramentas de soldagem significa que a máquina de soldagem por ultrassom pode ser refeita para uma aplicação diferente em apenas alguns minutos. Um outro projeto foi implementado em conjunto com a estrutura, e este também foi produzido em pequenas séries.

Este produto é a caixa em plástico de um instrumento de detecção na qual uma janela de inspeção de Plexiglas (PMMA) está embutida. O painel era previamente fixado à mão, o que acarretava várias desvantagens. A conexão entre os componentes deve ser estanque, para garantir o perfeito funcionamento do produto final. No entanto, ao inseri-los com adesivo, frequentemente formavam-se bolhas de ar que prejudicavam a estanqueidade. Além disso, os componentes podiam deslizar para fora do lugar devido ao processo de fixação manual, o que significava que não era apenas a estanqueidade que sofria, mas também a aparência do produto final.

Testes iniciais mostraram que o uso de ultrassom aqui poderia contribuir para um aumento na qualidade do produto. A janela de inspeção é conectada à caixa em plástico por meio de soldagem por ultrassom para criar uma vedação absolutamente estanque. Por sua vez, a não utilização de cola também garante um resultado visualmente impecável e cria uma conexão ecologicamente compatível completamente sem aditivos. Outro critério crucial para o uso da tecnologia de soldagem por ultrassom foi a possibilidade de monitoramento do processo: Ao monitorar e validar de perto cada processo de soldagem, a máquina garante um nível de confiabilidade do processo que não havia sido alcançado antes.

Fatores de sucesso: treinamento e consultoria

Com as duas soluções desenvolvidas, a apra-plast trabalha pela primeira vez com a tecnologia de soldagem por ultrassom. O treinamento básico aprofundado em soldagem por ultrassom e a consultoria quanto à viabilidade financeira e técnica do projeto foram cruciais para a decisão. Ao contratar uma máquina, o cliente pode realizar testes internamente em condições reais de produção e se familiarizar antecipadamente com o uso da tecnologia.

Conclusão

A solução de soldagem desenvolvida deixa claro que o uso de ultrassom também vale a pena se você produzir pequenos tamanhos de lote. O pré-requisito para isso é um suporte aprofundado durante toda a duração do projeto para que uma máquina versátil possa ser desenvolvida. Particularmente quando comparada aos processos de união manual, a soldagem por ultrassom oferece a grande vantagem de tempos de produção mais rápidos e maior qualidade do produto, o que significa que os clientes podem projetar processos de fabricação inteiros para serem mais econômicos, sustentáveis e eficientes.