Pneumatické vs. elektrické ultrazvukové svářečky – potenciál úspor energie a kvality

Raupenkalotte: svařená na pneumatickém stroji (únik materiálu). / Hemisférický proužek: svařený na pneumatickém stroji (únik materiálu).

Raupenkalotte: svařeno na elektrickém stroji s vizuálně přesvědčivým výsledkem svařování. / Hemisférický proužek: vizuálně atraktivní výsledek svařování dosažený na elektrickém stroji.

Vzhledem k rostoucím nákladům na energii je šetření elektřinou cílem mnoha firem. RINCO ULTRASONICS proto porovnala dvě technologie pohonu u ultrazvukových svářeček z hlediska jejich účinnosti a ukazuje rozdíly a výhody obou typů pohonů – nejen s ohledem na úsporu energie, ale také na kvalitu svářečských výsledků.

Rinco již v roce 2015 uvedla na trh svou první elektricky poháněnou ultrazvukovou svářečku Electrical Motion, která rozšířila sortiment pneumatických svářeček.

U ultrazvukových svářecích procesů je elektrický pohon ve srovnání s pneumatickým energeticky účinnější

Posun a tvorba síly při svářecích procesech s ultrazvukovými svářečkami se obvykle provádí pneumatickým pohonem. V posledních letech se však stále více etabloval elektrický pohon. Aby bylo možné porovnat „jablko s jablkem“, postavilo Rinco proti sobě dvě stroje s identickou frekvencí, výkonem a zdvihem. Rozdíl je pouze v pohonu. U Electrical Motion s elektrickým pohonem je započítán i volnoběh servo řídicí jednotky (SCU), zatímco pneumatický stroj byl provozován při 6 bar.

„Očekávali jsme, že elektricky poháněná ultrazvuková svářečka bude z hlediska spotřeby lepší, ale tak velký rozdíl jsme nečekali,“ říká Jürgen Baumert, vedoucí R&D ve společnosti Rinco Ultrasonics.

Electrical Motion ušetří ve srovnání s pneumatickou ultrazvukovou svářečkou 78 % energie. Důvody jsou především v samotném svářecím procesu. Při pohybových úlohách je elektrický pohon jasně efektivnější. U doby držení však má výhodu pneumatický pohon. Aby udržel pozici, pneumatický stroj téměř žádnou energii nepotřebuje. Jelikož doba držení u ultrazvukových svářecích procesů je však velmi krátká – obvykle méně než sekunda – tento aspekt má minimální váhu. Převládá výhoda elektricky poháněné ultrazvukové svářečky.

Navíc odpadá systémově podmíněné úniky stlačeného vzduchu v pneumatických zařízeních, které při nečinnosti zbytečně spotřebovávají energii. Stlačený vzduch je považován za jeden z nejdražších energetických nosičů v průmyslu.

Zlepšení kvality svářecých výsledků

Výhody ultrazvukových svářeček se neprojevují pouze v úspoře energie, ale také ve zvýšení kvality. Poloha může být přesněji nastavena a udržována. Navíc lze volně naprogramovat pohyb zdvihu. Lze naprogramovat:

– Výchozí pozici a rychlost posuvu
– Bod brzdění a rychlost přistavení
– Samotný svářecí proces ve 10 krocích, volitelně jako profil síly a rychlosti
– Rychlost zpětného zdvihu

Tato flexibilita parametrizace přináší ještě lepší a přesněji reprodukovatelné svářecí výsledky.

Jeden viditelný příklad představuje nýtovací aplikaci, která byla nedávno úspěšně otestována v kompetenčním centru Rinco Ultrasonics. Horní díl je vyroben z PA, spodní z PC-ABS, které byly spojeny nýtováním. Aplikace byla testována jak na pneumatické, tak na elektrické ultrazvukové svářečce. „Na obou strojích bylo možné dosáhnout spolehlivého, zákazníkovi vyhovujícího tvaru ražené kaloty,“ říká Simon Hug, vedoucí Ultrazvukového kompetenčního centra ve společnosti Rinco Ultrasonics. „Nicméně na Electrical Motion jsme mohli nastavit parametry mnohem flexibilněji. To zlepšilo pevnost nýtu a vznikl vizuálně mnohem atraktivnější drážkový tvar. U pneumaticky poháněného stroje došlo kvůli úbytku materiálu k nedokonale tvarovaným raženým kalotám. Navíc jsme na Electrical Motion mohli svářecí proces zkrátit téměř na polovinu času ve srovnání se standardním pneumatickým strojem, protože výchozí pozici pro svářecí proces lze volně zvolit. Tím se ušetří spousta času na cestě. Z těchto důvodů se zákazník rozhodl pro Electrical Motion.“

Ultrazvukové metody jsou obecně účinné

Svařovací a řezací metody s ultrazvukem jsou obecně známé jako energeticky úsporné technologie. Ohřev nástrojů, jako je tomu u tepelných svařovacích metod, zde odpadá. Navíc lze upustit od přídavných materiálů, jako jsou šrouby nebo lepidla. Taktové časy jsou krátké a díky úzké svářečské drážce lze ušetřit materiál.