Ultraschallschneiden

Wie Ultraschallschneiden bei Kunststoffen funktioniert

Die Schneidbewegung wird beim Ultraschallschneiden durch hochfrequente Schwingungen des Werkzeugs unterstützt. Dadurch sinkt der mechanische Widerstand im Schnitt, und das Material wird mit geringerer Kraft getrennt als bei einem rein statischen Messer. Bei thermoplastischen Werkstoffen kann an der Schnittzone zusätzlich eine lokale Erwärmung entstehen, die das Trennen erleichtert. Das Ergebnis hängt unter anderem von Werkstoff, Materialdicke, Werkzeuggeometrie, Vorschub und Auflage des Bauteils ab.

Typische Anwendungen in der Kunststoffverarbeitung

Eingesetzt wird das Verfahren vor allem bei weichen, zähen, elastischen oder mehrlagigen Kunststoffprodukten. Dazu gehören beispielsweise Folien, Bahnenware, Schaumstoffe, Dichtungsmaterialien, Vlies- und Verbundaufbauten mit Kunststoffanteil sowie bestimmte Faserverbunde oder Wabenstrukturen. Ultraschallschneiden ist besonders dann sinnvoll, wenn Kanten nicht ausfransen sollen, Materiallagen beim Schnitt nicht gegeneinander verrutschen dürfen oder Werkzeuganhaftungen reduziert werden sollen.

Prozessvarianten von Bahnenzuschnitt bis Konturschnitt

Ultraschallschneiden kann als kontinuierlicher Längsschnitt, als getakteter Querschnitt oder als konturgeführter Zuschnitt ausgeführt werden. In der Praxis reicht das von einfachen Trennaufgaben an Rollenware bis zu automatisierten Schneidprozessen in Fertigungslinien. Die Auslegung des Systems richtet sich nach Werkstoffverhalten, Taktzahl, Schnittgeometrie und dem Grad der Automatisierung. Auch die Wahl der Klinge und die Ankopplung der Schwingung an das Werkzeug beeinflussen die Prozessstabilität.

Abgrenzung zu konventionell, Laser, Rollentrenn und Wasserstrahl

Gegenüber konventionellem Schneiden arbeitet Ultraschall mit geringerem Schnittdruck und ist daher bei empfindlichen, haftenden oder mehrlagigen Materialien oft besser beherrschbar. Im Unterschied zum Laserstrahl erfolgt die Trennung nicht kontaktlos; dafür ist die thermische Beeinflussung des Randbereichs in vielen Anwendungen anders ausgeprägt. Rollentrennverfahren sind auf kontinuierliche Bahnen und einfache Trennlinien ausgelegt, während Ultraschall auch für komplexere Zuschnitte geeignet sein kann. Wasserstrahlschneiden eignet sich eher für andere Materialstärken und Geometrien sowie für einen vollständig kalten, fluidgestützten Schnitt, während Ultraschallschneiden als trockenes Verfahren ohne Strahlmedium arbeitet.