Pentru producători, introducerea manuală a 18 bucșe într-un cadru de plastic pentru un element de operare a constituit un proces laborios și cu costuri mari. Sudarea cu ultrasunete oferă o alternativă excelentă, ceea ce a redus considerabil duratele ciclurilor și a fost rentabilă și din punct de vedere financiar – în ciuda unui număr mai mic de unități. În acest caz, versatilitatea sonotrode și HERRMANN ENGINEERING au jucat un rol esențial.
Cu timpi de producţie de peste trei minute pe componentă, montarea unui cadru de plastic era în trecut o sarcină cronofagă pentru apra-plast Kunststoffgehäuse-Systeme GmbH. Motivul duratelor îndelungate ale ciclului l-a constituit numărul total de 18 bucșe de alamă care au trebuit introduse în mod individual în cadru, prin intermediul căldurii. Un proces automatizat nu a fost rentabil din cauza numărului redus de unităţi. Procesul alternativ de turnare a bucșelor a fost de asemenea exclus din cauza costurilor asociate ridicate. Într-unul dintre schimburile regulate cu apraplast, Herrmann Ultraschall GmbH & Co KG a aflat care este provocarea și a prezentat o idee pentru un proces mai eficient. În această colaborare, Herrmann Ultraschall a dezvoltat o soluţie specială de sudare cu ultrasunete. Rezultatul: Timpii de producţie pentru componentă au fost reduși considerabil, iar eficienţa întregului proces a crescut.
De cinci ori mai rapid, datorită sonotrode-ului special cu lamă
Sarcina de îmbinare a fost alcătuită din introducerea simultană a mai multor bucșe de alamă în cadrul de policarbonat cu ajutorul ultrasunetelor. Pentru a realiza acest lucru, Herrmann Ultraschalll a dezvoltat mai întâi o sonotrodă specială care poate introduce simultan și cu precizie toate bucșele pentru fiecare latură a cadrului. Astfel, cele18 etape, care anterior erau necesare pentru cadrul complet sau la doar patru etape, ceea ce înseamnă că durata ciclului a fost redusă la 40 de secunde – nici măcar o cincime din durata iniţială.
În timpul procesului de sudură, sonotrode-ul cu lamă este aplicat simultan la toate bucșele din alamă pe această latură, pe toată lungimea cadrului. Bucșele sunt stimulate prin intermediul ultrasunetelor, care determină vibrarea acestora. Vibraţiile sunt apoi transferate către cadrul din plastic și iniţiază procesul de topire. Topitura curge în crestăturile bucșelor, unde se produce o conexiune fixă. Acest proces permite încorporarea completă a bucșelor din alamă în cadru, protejând totodată materialul acestora împotriva deteriorării. Această acţiune a produs un rezultat impecabil sub aspect vizual.
- În timpul procesului de sudură, sonotrode-ul este aplicat doar pe bucșele din alamă. Acesta nu atacă materialul cadrului din plastic.
În timpul procesului de sudură, este esenţial ca bucșele să fie introduse complet și uniform, deoarece cadrul pentru fabricarea produsului finit, element de operare, este înșurubat pentru o piesă-pereche. Neregulile de pe suprafaţă, precum cele cauzate de bucșele cu protuberanţe, ar putea însemna că ambele piese ale carcasei din plastic nu pot fi conectate împreună pentru a crea ulterior o cusătură de sigilare.
- Una dintre bucșe înainte de sudură (stânga) și după procesul de sudură (dreapta). Încorporarea completă și uniformă a bucșelor este esențială pentru un produs finit optim.
Pentru a asigura o introducere uniformă a bucșelor, componenta trebuie să fie complet așezată pe planul mașinii în timpul procesului de sudură și trebuie să o putem fixa în poziţie astfel încât să nu aibă loc nicio mișcare. În acest scop, a fost dezvoltată o prindere specială cu caneluri. Aceasta îi permite utilizatorului să introducă în siguranţă componenta în prindere, să o fixeze în poziţie și să sudeze prima latură a cadrului. Partea este apoi strunjită și refixată, iar cea de-a doua latură a cadrului este fixată. Toate cele 18 bucșe sunt încorporate într-un total de patru etape. În timpul procesului de dezvoltare, la final, combinaţia dintre sonotrode-ul special conceput și prindere a fost cea care a permis un proces fiabil de sudare cu ultrasunete pentru cadrul lung cu muchii de 310 mm lungime.
- Cadrul din plastic este prins într-o prindere special dezvoltată în timpul procesului de sudură, astfel încât bucșele să fie încorporate complet și uniform.
- Retehnologizarea rapidă înseamnă că mașina de sudat cu ultrasunete poate fi de asemenea utilizată pentru alte aplicații, precum sudarea într-o fereastră de inspecție într-o carcasă din plastic.
O maşină pentru mai multe aplicații
Pentru a reduce durata de amortizare a mașinii de sudat cu ultrasunete, echipa de la Herrmann Engineering a sugerat alte posibilităţi de utilizare din proiectele actuale ale apra-plast. Sistemul de schimbare rapidă pentru uneltele de sudură înseamnă că mașina de sudat cu ultrasunete poate fi retehnologizată pentru o aplicaţie diferită în doar câteva minute. Un alt proiect a fost implementat împreună cu cadrul, iar acesta a fost de asemenea produs în serii mici.
Acest produs reprezintă carcasa din plastic a unui instrument de măsură în care este încorporată o fereastră de inspecţie din Plexiglas (PMMA). Panoul a fost atașat anterior manual, ceea ce a presupus mai multe dezavantaje. Conexiunea dintre componente trebuie să fie impermeabilă pentru a garanta funcţionarea fără defecte a produsului finit. Cu toate acestea, la introducerea acestora cu ajutorul adezivului, se formau frecvent bule de aer care periclitau impermeabilitatea. În aceeași măsură, componentele puteau să alunece din poziţie din cauza procesului de atașare manuală, ceea ce însemna că nu doar impermeabilitatea avea de suferit, ci și aspectul produsului finit.
- Jürgen Koenen (al doilea din partea dreaptă), directorul executiv al apra-plast, este mulțumit de versatilitatea mașinii de sudat cu ultrasunete.
Testele iniţiale au arătat că utilizarea ultrasunetelor în acest caz ar contribui la o creștere a calităţii produsului. Fereastra de inspecţie este conectată la carcasa din plastic prin intermediul sudurii cu ultrasunete, pentru a crea o cusătură de sigilare perfect etanșă. În schimb, neutilizarea adezivului asigură și un rezultat impecabil sub aspect vizual și creează o conexiune compatibilă ecologic, complet fără aditivi. Un alt criteriu esenţial pentru utilizarea tehnologiei de sudură cu ultrasunete a constituit-o posibilitatea monitorizării procesului: prin atenta monitorizare și validare a fiecărui proces de sudură în parte, mașina asigură un nivel de fiabilitate a procesului care nu a fost realizat anterior.
Factori de succes: şcolarizare şi consultanță
Cu cele două soluţii dezvoltate, apra-plast lucrează pentru prima dată cu tehnologia de sudură cu ultrasunete. Școlarizarea de bază cu privire la sudarea cu ultrasunete și consultanţa cu privire la fezabilitatea financiară și tehnică a proiectului au fost esenţiale în procesul decizional. Prin contractarea unei mașini, clientul a putut să efectueze testele la nivel intern, în condiţii reale de producţie, și să se familiarizeze în prealabil cu utilizarea tehnologiei.
Concluzie
Soluţia de sudură dezvoltată clarifică faptul că utilizarea ultrasunetelor este rentabilă și dacă produceţi loturi de mici dimensiuni. În acest caz, condiţia o constituie asistenţa în profunzime pe întreaga durată a proiectului, astfel încât să poată fi dezvoltată o mașină versatilă. În special în comparaţie cu procesele de îmbinare manuale, sudarea cu ultrasunete oferă marele avantaj al unor timpi de producţie mai rapizi și al unei calităţi crescute a produsului, ceea ce înseamnă că clienţii pot proiecta integral procesele de fabricaţie, astfel încât să fie mai economice, mai sustenabile și mai eficiente.
