Ultraschallschweissen

Funktionsprinzip beim Fügen von Metallen

Beim Ultraschallschweissen werden zwei Bauteile mit Kraft zusammengepresst, während ein Werkzeug hochfrequente Schwingungen in die Fügezone einleitet. Dadurch werden Oxidschichten und Oberflächenrauheiten lokal aufgebrochen und die Werkstoffe an der Kontaktfläche plastisch verformt. So entsteht eine stoffschlüssige Verbindung, meist ohne Zusatzwerkstoff. Der Wärmeeintrag bleibt im Vergleich zu vielen thermischen Schweissverfahren begrenzt, was sich bei empfindlichen oder sehr kleinen Bauteilen auswirken kann.

Typische Bauteile und Einsatzbereiche

Das Verfahren wird für elektrische und feinmechanische Verbindungen eingesetzt, etwa bei Litzen, Drähten, Kontaktlaschen, Folien, dünnen Blechen oder metallischen Bändern. Typisch sind Anwendungen, bei denen kleine Fügeflächen, kurze Taktzeiten oder materialschonende Verbindungen gefragt sind. Auch bei Baugruppen mit temperaturkritischen Komponenten kann Ultraschallschweissen geeignet sein, sofern Werkstoff, Geometrie und Zugänglichkeit des Werkzeugs dazu passen.

Ausprägungen und prozessrelevante Randbedingungen

Ultraschallschweissen kann punktförmig oder entlang einer linearen Fügezone ausgeführt werden. Häufig sind Verbindungen von Draht auf Kontaktteil, Band auf Anschlussfahne oder Folie auf Folie. Die Eignung hängt unter anderem von Werkstoffart, Materialdicke, Oberflächenzustand, Bauteilsteifigkeit und der Form der Kontaktflächen ab. Sehr massive Querschnitte, stark unebene Geometrien oder schwer zugängliche Fügepunkte setzen dem Verfahren Grenzen.

Abgrenzung zu MIG-, TIG-, Laser- und Widerstandsschweissen

Innerhalb der Oberkategorie Schweissen unterscheidet sich Ultraschallschweissen deutlich von Verfahren wie MIG-, TIG-, Lichtbogen- oder Laserschweissen. Diese arbeiten primär mit thermischer Energie und werden häufig für tragende Nähte, grössere Materialdicken oder längere Schweissstrecken eingesetzt. Ultraschallschweissen ist dagegen auf kleine, präzise Fügeaufgaben ausgelegt und wird oft ohne Schmelzbad und ohne Zusatzwerkstoff ausgeführt. Gegenüber einer allgemeinen Zutritts- oder Sicherheitsfunktion im Baukontext ist es ein reines Fertigungs- und Fügeverfahren innerhalb der metallverarbeitenden Lohnarbeiten.