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Ultraschallschweißen von thermoplastischen Kunststoffen und Litzen

 

Das Ultraschall-Schweißverfahren von thermoplastischen Kunststoffen

Das Ultraschallpunktschweißen ist ein ausgereiftes und etabliertes Fertigungsverfahren zum absolut nahtfesten Verschweißen von thermoplastischen Werkstoffen.

Es wird immer dort eingesetzt, wo unlösbare Verbindungen von Kunststoffteilen erzielt werden sollen. Das Ultraschallschweißen (im. engl. Ultrasonic Welding genannt) ist ein effizientes und wirtschaftlich interessantes Verfahren, wenn schnelle Prozesszeiten bei hoher Prozesssicherheit sowie Kunststoffteile in bester Qualität gefragt sind, die absolut nahtfest zu verbinden sind.

nahtfestes Verschweißen von thermoplastischer Werkstoffen

Es eignet sich aus diesem Grunde sehr gut für die Massenproduktion von qualitativ hochwertigen Kunststoffteilen, bei denen eine hohe Festigkeit und eine exakte Reproduzierbarkeit der Schweißnähte erforderlich ist.

Das Prinzip des Schweißens mit Ultraschall

Das Hauptmerkmal dieses Verfahrens ist, dass die zum Schweißen notwendige Wärme zwischen den Bauteilen durch molekular- und Grenzflächenreibung in den Bauteilen entsteht.

Die zu verbindenden Teile werden an den Berührungsflächen unter geringem Anpressdruck gegeneinander gerieben. Aufgrund der zugeleiteten mechanischen Schwingungen (im Frequenzbereich von 20 to 40 kHz) entsteht Wärme.

Der Kunststoff beginnt zu erweichen und es bildet sich im Bereich der Fügezone eine Schallsperre, die zu einer sehr intensiven Aufschmelzung des Kunststoffes führt.

 

Thermoplastische Materialien

Das Ultraschallpunktschweißen kann bei verschiedenen thermoplastischen Materialien entsprechend ihrer Polymerverträglichkeit wie z.B. PP, PVC, PE, PET, ABS, Verbundstoffe, Gewebe, Vliese oder Folien eingesetzt werden.

 

Ultraschall-Schweißverfahren

  • Nietschweißungen

Die Nietung mittels Ultraschall-Schweißverfahren ermöglicht eine formschlüssige Verbindung von thermoplastischen Kunststoffen mit andersartigen Materialien.

  • Flächenschweißungen

Flächenschweißungen im Ultraschall-Schweißverfahren werden immer dann eingesetzt, wo eine flächige Verschweißung oder eine umlaufende Dichtschweißung erforderlich ist.

  • Punktschweißungen

Das Ultraschall-Punktschweißen wird überwiegend dort eingesetzt, wo z.B. flächige Formteile ohne Nahtvorbereitung verbunden werden müssen.

 

Einsatzbereiche

 

Wesentliche Eigenschaften des Ultraschall-Schweißens

Die wesentlichen Eigenschaften des Ultraschall-Schweißens sind:

  • Verschweißen von verschiedenen thermoplastischen Werkstoffen
  • Kein Schmelzvorgang
  • Keine Zusatzwerkstoffe nötig
  • Geringer elektrischer Übergangswiderstand
  • Sehr schnelle Prozesszeiten
  • Hohe Prozesssicherheit
  • Absolut nahtfeste Verbindungen
  • Sehr gute Prozesskontrolle durch Überwachung der Schweißparameter
  • Selektive Energiezufuhr durch digitale Steuerung des Schweißprozesses
  • Konstante Schweißqualität mit optisch perfekten und stabilen Schweißnähten
  • Optisch ansprechende Schweißnahtgestaltung
  • Keine Schäden an den Werkstücken beim Stoppen der Maschine
  • Keine Beschädigungen oder Falten auf dem geschweißten Material

 

Ultraschallschweißen von Litzen

Ultraschallschweißen ist auch ein hochinteressantes Verfahren für Litzen- und Terminalanwendungen und wird oftmals bei der Produktion von miniaturisierten Kabelbäumen angewendet.

Ultraschallschweissen von Litzen

Unter anderem wird der Prozess für das Verbinden mehrerer Leitungen untereinander sowie zum Verbinden von Litzen mit Masse- oder Hochstromkontakten genutzt.


So findet es u.a. Anwendung beim Schweißen von Metallen in der Kabelkonfektion, und zwar immer dann wenn sichere, feste und saubere Verbindungen von Kabeln, Klemmen und Verbindungselementen benötigt werden.


In der Automobilindustrie findet diese zuverlässige Technologie bei der Produktion von Kabeln und Kabelbäumen bereits seit Jahrzehnten ihre Anwendung.


Ein weiterer Einsatz in der Elektrotechnik erfolgt bei der Verdrahtung von Mikrochips.

 

Vorteile des Ultraschall-Schweißens in der Kabelkonfektion

Das Ultraschall-Litzenschweißen ermöglicht es, größere Leitungs-Querschnitte in bestehende Klemmen von Schützen und Schaltern einzubringen. Dies ist unter anderem in Hinblick auf eine fortschreitenden Miniaturisierung relevant, bei der mit einer Reduktion auf den eigentlichen Querschnitt der Litzen durch Ultraschallverdichtung eine höhere Flexibilität erreicht werden soll.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit der Knotenbildung, also einer Verschweißung mehrerer, auch unterschiedlich starker Litzen, wo sonst Kabelschuhe verschiedenster Ausführung kombiniert werden müssten.

Gegenüber anderen Schweißverfahren eignet sich das Ultraschall-Schweißen besonders, wenn schnelle Prozesszeiten bei hoher Prozesssicherheit gefragt sind.

Außerdem zeichnet sich das Ultraschall-Schweißen durch die Qualität, die Festigkeit und die exakte Reproduzierbarkeit der Schweißnähte aus.

 

Prozesssichere Produktion gem. IPC-Norm

ipc-normenAlle Produktionsschritte von der Konstruktion, Materialfluss, Dokumentation, über die einzelnen Fertigungsschritte bis zur Qualitätskontrolle und damit verbunden der Auswahl der Prüf- und Messverfahren entsprechen den IPC-Richtlinien für Kabelkonfektion und Konstruktion von Kabelbäumen.

Die IPC-Richtlinien definieren für jeden einzelnen Fertigungsschritt exakte Vorgaben wie die einzelnen Produktionsschritte auszuführen sind und welche Prüf- und Messverfahren wann und wie zu erfolgen haben.

Dabei wird jedes einzelne Bauteil nach jedem Fertigungsschritt

  • visuell
  • mechanisch
  • elektrisch

geprüft.

Das Ergbnis ist ein ein hochwertriges Produkt, was zu 100% den Vorgaben und Normen entspricht.

 

 

 

 



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