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Ultraschallschweißen von Kunststoffen

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Ultraschallschweißen von Kunststoffen – Funktionsprinzip

Anwendung. Wie funktioniert diese Technologie?

Ultraschall entsteht durch mechanische Schwingungen, ähnlich wie sie von jedem Musikinstrument erzeugt werden. Diese Schwingungen werden als Ultraschall bezeichnet, da ihre Frequenz den Hörbereich des menschlichen Ohrs übersteigt (mehr als 16 kHz).

In einem akustischen Element werden diese Druckwellen von einem Generator erzeugt. Dieser liefert einen Wechselstrom mit derselben Frequenz wie der Wandler (oder Transducer).

Ein Wandler, der aus piezoelektrischen Keramiken besteht, wandelt diese Energie anschließend in mechanische Schwingungen um.

Die mechanischen Schwingungen erzeugen Reibungswärme im Kunststoff und erregen seine Moleküle, die sich ihrerseits in Bewegung setzen. Der Kunststoff weicht auf und schmilzt, sodass sich die Komponenten verbinden können. Der Schweißvorgang erfolgt durch die Sonotrode.

Das Ultraschallschweißen von Kunststoffen ist hervorragend zum thermischen Nieten von Kunststoffen geeignet.

Ultrasonic welding - SONIMAT

Entdecken Sie unsere Ultraschallschweißlösung ESW

AKUSTISCHES ELEMENT ZUM ULTRASCHALLSCHWEIẞEN VON KUNSTSTOFFEN

Der Generator wandelt die elektrische Netzfrequenz (50/60 Hz) in hochfrequente elektrische Energie um, die in diesem Schema 20.000 Hz beträgt.

Anschließend wandelt der piezoelektrische Wandler (oder Transducer) die erzeugte elektrische Frequenz von 20.000 Hz in mechanische Schwingungen mit derselben Frequenz um. Nun handelt es sich um mechanische Energie.

Der Booster oder Amplitudenverstärker dient dazu, die vom Wandler erzeugte Amplitude zu vergrößern oder zu verkleinern.

Als letztes Element der akustischen Kette überträgt die Sonotrode die Ultraschallenergie auf das zu schweißende Teil.

SONIMAT ist weit mehr als ein Gerätehersteller. Wir bieten Ihnen eine Reihe von Lösungen zum Verbinden von Kunststoffen mit Ultraschall an: Punktschweißen, Nahtschweißen, Heißnieten, Nieten, Bördeln, Einlegen usw.

VON DER NATUR ZUR INDUSTRIE

Ultraschall gibt es in der Natur schon seit Urzeiten. Fledermäuse nutzen ihn zum Beispiel, um sich im Flug zu orientieren. Sie senden kurze Ultraschallimpulse mit einer Dauer von weniger als 1/1000 s und einer Frequenz von 50.000 Hertz aus, um Hindernisse oder auch Insekten zu orten, die ihnen als Nahrung dienen. Delfine und Blauwale sind ebenfalls in der Lage, sich mithilfe von akustischen Signalen zu orientieren. Sie verwenden eine Frequenz von 170.000 Hertz, die nur für ihr Innenohr hörbar ist.

Anfang der 1960er-Jahre erlebte die Kunststoff verarbeitende Industrie einen rasanten Aufschwung. Unter Zuhilfenahme des natürlichen akustischen Phänomens wurde die Ultraschallschweißmaschine zum Verbinden von Kunststoffkomponenten entwickelt und spielte bald eine vorherrschende Rolle.

SONIMAT nutzte die Ultraschalltechnologie schon sehr bald für Verbindungs-, Schweiß- und Schneideaufgaben in der Industrie. Auch andere Branchen entdeckten die Vorteile dieser Technologie:

  • Medizin: hauptsächlich für Ultraschalluntersuchungen und die Ultraschall-Wärmetherapie.
  • Labore: Durch Beschallung können Zellmembranen durchtrennt werden. Ultraschall wird auch zur Reinigung und Desinfektion von Materialien eingesetzt.
  • Fernerkundung und Telemetrie: Sonar und Entfernungsmessung.
  • Automobilindustrie: Einparkhilfe, Kollisionswarner.
  • Industrie: zerstörungsfreie Werkstoffprüfungen.
  • Freizeit und Alltag: Schädlingsbekämpfungsgeräte, Zerstäuber.
  • Friseurhandwerk: Implantate für Haarverlängerungen.

ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN DER ULTRASCHALLSCHWEIẞTECHNOLOGIE

Ultraschallschweißen

Verbindung mithilfe eines „Energiekonzentrators“. Wird hauptsächlich für amorphe Thermoplaste verwendet. Das Ultraschallschweißen erfolgt mit hoher Geschwindigkeit (weniger als 1 Sekunde) ohne Materialzugabe.

Punktschweißen mit Ultraschall

Das Ultraschall-Punktschweißen eignet sich besonders für warmumgeformte Teile ohne Verbindungsprofil oder für Teile, bei denen herkömmliche Schweißverfahren aufgrund der Bedingungen und der Geometrie der Teile nicht in Frage kommen.

Kontinuierliches Ultraschallschweißen

Das kontinuierliche Ultraschallschweißen ist ein Hochgeschwindigkeitsverfahren, das bei Verpackungen und Vliesstoffen zum Einsatz kommt.

Ultraschallnieten

Der Hauptvorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es die Verbindung unterschiedlicher Kunststoffteile erlaubt.

Bördeln

Bei dieser Technik wird ein Teil durch Verformung des Materials in ein völlig anderes Material eingeschlossen.

Einlegen

Das Einfügen von Metalleinlagen mittels Ultraschall ermöglicht es, die beim Umspritzen verursachten Belastungen zu vermeiden, die Einspritzgeschwindigkeiten zu erhöhen und die Herstellung der Spritzgießwerkzeuge zu vereinfachen.

Zugriff auf alle unsere Ressourcen zum Herunterladen

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