Máquinas de soldadura ultrasónica neumáticas vs. eléctricas – Potencial de ahorro de energía y calidad

Raupenkalotte: geschweißt auf einer pneumatischen Maschine (Materialaustritt). / Hemispherical bead: Welded on a pneumatic machine (material spillage).

Raupenkalotte: soldada en una máquina eléctrica con un resultado de soldadura visualmente convincente. / Hemispherical bead: resultado de soldadura visualmente atractivo logrado en una máquina eléctrica.

Ante el aumento de los costes de energía, el ahorro de electricidad es un objetivo de muchas empresas. RINCO ULTRASONICS ha comparado por ello dos tecnologías de accionamiento en máquinas de soldadura por ultrasonidos y muestra las diferencias y ventajas de ambos tipos de accionamiento, no solo en cuanto al ahorro de energía, sino también en relación con la calidad de los resultados de soldadura.

Rinco ya lanzó en 2015 su primera máquina de soldadura por ultrasonidos eléctrica, la Electrical Motion, que amplió la gama de productos de máquinas de soldadura neumáticas.

En los procesos de soldadura por ultrasonidos, el accionamiento eléctrico es más eficiente energéticamente en comparación con el neumático

El movimiento de desplazamiento y la generación de fuerza en los procesos de soldadura con máquinas de ultrasonidos suelen realizarse con accionamiento neumático. Sin embargo, en los últimos años, el accionamiento eléctrico se ha ido estableciendo cada vez más. Para poder comparar manzanas con manzanas en la prueba, Rinco ha enfrentado dos máquinas cuya frecuencia, potencia y desplazamiento son idénticos. La única diferencia es el tipo de accionamiento. En la Electrical Motion con accionamiento eléctrico, también se incluye el modo de espera de la Unidad de Control Servo (SCU); la máquina con accionamiento neumático fue operada a 6 bar.

«Esperábamos que la máquina de soldadura por ultrasonidos eléctrica tuviera un mejor rendimiento en consumo, pero no esperábamos una diferencia tan grande», afirma Jürgen Baumert, jefe de I+D en Rinco Ultrasonics.

La Electrical Motion ahorra un 78 % de energía en comparación con la máquina de ultrasonidos neumática. Las razones se encuentran en el propio proceso de soldadura. En tareas de movimiento, el accionamiento eléctrico es claramente más eficiente. Sin embargo, en tiempos de mantenimiento, el accionamiento neumático tiene ventaja. Para mantener la posición, la máquina neumática requiere casi ninguna energía. Pero dado que el tiempo de mantenimiento en los procesos de soldadura por ultrasonidos suele ser muy corto —generalmente menos de un segundo—, esto apenas tiene peso. Predomina la ventaja de la máquina de ultrasonidos con accionamiento eléctrico.

Además, se eliminan las fugas de aire comprimido por motivos del sistema en instalaciones de aire comprimido, que también consumen energía innecesariamente durante los tiempos de inactividad. El aire comprimido se considera uno de los vectores de energía más caros en la industria.

Mejoras en la calidad de los resultados de soldadura

Las máquinas de soldadura por ultrasonidos no solo ofrecen ventajas en el ahorro de energía, sino también en la mejora de la calidad. Las posiciones pueden alcanzarse y mantenerse con mayor precisión. Además, el movimiento de desplazamiento puede programarse libremente. Se pueden programar:

– La posición inicial y la velocidad de avance
– El punto de frenado y la velocidad de contacto
– El proceso de soldadura en 10 pasos, seleccionables como perfil de fuerza y velocidad
– La velocidad de retroceso

Esta flexibilidad en la parametrización proporciona resultados de soldadura aún mejores y más reproducibles con mayor precisión.

Un ejemplo visible es una aplicación de remaches, que recientemente fue probada con éxito en el centro de competencias de Rinco Ultrasonics. La pieza superior está hecha de PA y la inferior de PC-ABS, que fueron unidas mediante remaches. La aplicación fue probada tanto en una máquina de soldadura neumática como en una eléctrica. «En ambas máquinas se pudo lograr una cúpula de remache resistente y que cumple con los requisitos del cliente», dice Simon Hug, jefe del Centro de Competencia de Ultrasonidos en Rinco Ultrasonics. «Sin embargo, en la Electrical Motion pudimos ajustar los parámetros de manera mucho más flexible. Esto mejoró la resistencia del remache y se logró una ranura mucho más atractiva visualmente. En la máquina neumática, debido a la pérdida de material, la forma de la cúpula quedó incompleta. Además, en la Electrical Motion pudimos reducir casi a la mitad el tiempo del proceso de soldadura en comparación con la máquina neumática estándar, ya que la posición inicial para el proceso de soldadura en la Electrical Motion puede elegirse libremente. Esto permite ahorrar mucho tiempo de desplazamiento. Por todos estos aspectos, el cliente optó por la Electrical Motion.»

Los procedimientos de ultrasonidos ya son eficientes de por sí

Los procesos de soldadura y corte por ultrasonidos son generalmente conocidos como tecnologías que ahorran energía. Se elimina el calentamiento de las herramientas, como en la soldadura térmica. Además, se puede prescindir de aditivos como tornillos y adhesivos. Los tiempos de ciclo son cortos y se puede ahorrar material gracias a la estrechez de la costura de soldadura.