Ultraschallmaschinen und Ultraschallschweissgeräte

Funktionsprinzip beim Ultraschallschweissen von Kunststoffen

Beim Ultraschallschweissen wird elektrische Energie in mechanische Schwingungen umgewandelt und über ein Werkzeug auf das Bauteil übertragen. In der Kontaktzone des thermoplastischen Kunststoffs entsteht durch Schwingung und Druck Wärme, sodass sich die Fügeflächen lokal plastifizieren und verbinden. Typische Systembestandteile sind Generator, Schwingeinheit, Werkzeug und Gegenaufnahme. Entscheidend sind eine zur Geometrie passende Werkzeugauslegung sowie eine stabile Prozessführung in Bezug auf Zeit, Weg, Kraft oder Energie.

Typische Anwendungen in der Kunststoffverarbeitung

Eingesetzt werden Ultraschallschweissgeräte für kleine bis mittelgrosse Formteile mit klar definierter Fügekontur. Häufige Anwendungsfelder sind Gehäusehälften, Kappen, Ventil- und Filterkomponenten, Steckverbinder, Verpackungsteile sowie Baugruppen mit empfindlichen angrenzenden Zonen. Das Verfahren wird dort genutzt, wo eine saubere lokale Verbindung ohne grossflächiges Aufheizen des gesamten Bauteils erforderlich ist. Auch bei hohen Stückzahlen ist es verbreitet, weil sich der Schweissvorgang gut in automatisierte Abläufe einbinden lässt.

Maschinenbauarten und prozessrelevante Ausprägungen

Unter dieser Leistung fallen eigenständige Ultraschallschweissgeräte, Pressensysteme und Anlagenmodule für Fertigungslinien. Je nach Aufgabe unterscheiden sich die Systeme unter anderem in Baugrösse, Werkzeugkonzept, Anpressmechanik und Art der Prozessüberwachung. Neben dem eigentlichen Schweissen werden Ultraschallsysteme in verwandten Anwendungen auch zum Nieten, Verstämmen oder Einbetten eingesetzt, sofern die Maschine dafür ausgelegt ist. Für die Auslegung relevant sind Materialpaarung, Bauteilgeometrie, Fügeflächen, Toleranzen und die geforderte Reproduzierbarkeit.

Abgrenzung zu anderen Schweissverfahren und verwandten Ultraschallsystemen

Im Unterschied zu Heissluft-, Heizkeil- oder Heiss-Siegelmaschinen arbeitet das Ultraschallschweissen nicht mit einer kontinuierlich beheizten Fügezone, sondern mit lokal eingeleiteten Schwingungen. Gegenüber Vibrationsschweissmaschinen ist die Bewegung kleiner und auf kompaktere Fügeaufgaben ausgerichtet. HF-Schweissmaschinen sind vor allem für Materialien geeignet, die auf hochfrequente elektrische Felder ansprechen, während das Ultraschallschweissen im Kunststoffbereich vor allem für thermoplastische Formteile eingesetzt wird. Diese Leistungsseite betrifft das Verbinden von Kunststoff mit Kunststoff; Anlagen zum Verbinden von Kunststoffen mit Metallen oder Ultraschallschweissapparate für synthetische Gewebe sind fachlich getrennt einzuordnen.