Machines de soudage par ultrasons pneumatiques vs électriques – Potentiel d'économie d'énergie et de qualité

Raupenkalotte : geschweißt auf einer pneumatischen Maschine (Materialaustritt). / Perle hemisphérique : soudée sur une machine pneumatique (dépôt de matériau).

Raupenkalotte : soudée sur une machine électrique avec un résultat de soudure visuellement convaincant. / Perle hémisphérique : résultat de soudure visuellement attrayant obtenu sur une machine électrique.

Face à la hausse des coûts de l'énergie, la réduction de la consommation électrique est un objectif pour de nombreuses entreprises. RINCO ULTRASONICS a donc comparé deux technologies d'entraînement dans les machines à soudure par ultrasons pour évaluer leur efficacité, en montrant les différences et avantages des deux types d'entraînement – non seulement en termes d'économie d'énergie, mais aussi en ce qui concerne la qualité des résultats de soudure.

Rinco a déjà lancé en 2015 sa première machine à souder par ultrasons électrique, la Electrical Motion, qui a permis d'élargir la gamme de machines à souder pneumatiques.

Dans les processus de soudure par ultrasons, l'entraînement électrique est plus économe en énergie que l'entraînement pneumatique

Le mouvement de déplacement et la montée en force lors des processus de soudure avec des machines à ultrasons sont généralement réalisés avec un entraînement pneumatique. Cependant, ces dernières années, l'entraînement électrique s'est de plus en plus imposé. Pour pouvoir comparer des pommes avec des pommes lors du test, Rinco a mis en face deux machines dont la fréquence, la puissance et la course sont identiques. La seule différence réside dans le type d'entraînement. La machine Electrical Motion avec entraînement électrique inclut également le mode veille de l'unité de contrôle servo (SCU), tandis que la machine à entraînement pneumatique a été utilisée à 6 bars.

« Nous nous attendions à ce que la machine à souder par ultrasons électrique consomme moins d'énergie, mais nous ne pensions pas qu'il y aurait une différence aussi importante », explique Jürgen Baumert, responsable R&D chez Rinco Ultrasonics.

La Electrical Motion permet d'économiser 78 % d'énergie par rapport à la machine à ultrasons à entraînement pneumatique. Les raisons en sont à rechercher dans le processus de soudure lui-même. Lors des tâches de déplacement, l'entraînement électrique est nettement plus efficace. En revanche, pour les temps de maintien, l'entraînement pneumatique a l'avantage. Pour maintenir la position, la machine pneumatique consomme peu d'énergie. Cependant, comme le temps de maintien lors des processus de soudure par ultrasons est très court – généralement moins d'une seconde – cet aspect est peu significatif. L'avantage de la machine électrique l'emporte donc.

De plus, les fuites d'air dues à la pression dans les systèmes pneumatiques, qui consomment inutilement de l'énergie même à l'arrêt, sont évitées. L'air comprimé est considéré comme l'une des sources d'énergie les plus coûteuses dans l'industrie.

Améliorations de la qualité des résultats de soudure

Les machines à ultrasons offrent non seulement des avantages en termes d'économie d'énergie, mais aussi en matière d'amélioration de la qualité. Les positions peuvent être plus précisément atteintes et maintenues. De plus, le mouvement de course peut être programmé librement. Il est possible de programmer :

– La position de départ et la vitesse d'avance
– Le point de freinage et la vitesse de mise en contact
– Le processus de soudure lui-même en 10 étapes, sélectionnables en profil de force et de vitesse
– La vitesse de retour en course

Cette flexibilité de paramétrage permet d'obtenir des résultats de soudure encore meilleurs et plus reproductibles avec précision.

Un exemple visible est une application de rivetage, récemment testée avec succès au centre de compétences Rinco Ultrasonics. La pièce supérieure est en PA, la pièce inférieure en PC-ABS, reliées par rivetage. L'application a été testée à la fois sur une machine à ultrasons pneumatique et électrique. « Sur les deux machines, nous avons pu obtenir une coque de chenille fiable conforme aux exigences du client », explique Simon Hug, responsable du centre de compétences ultrasoniques chez Rinco Ultrasonics. « Cependant, sur l'Electrical Motion, nous avons pu régler les paramètres de manière beaucoup plus flexible. Cela a permis d'améliorer la résistance du rivet et d'obtenir une rainure beaucoup plus esthétique. Sur la machine pneumatique, en raison de pertes de matériau, la forme de la coque était incomplète. De plus, nous avons pu réduire presque de moitié le temps du processus de soudure sur l'Electrical Motion par rapport à la machine standard pneumatique, car la position de départ pour le processus de soudure peut être choisie librement sur l'Electrical Motion. Cela permet d'économiser beaucoup de temps de déplacement. Pour toutes ces raisons, le client a opté pour l'Electrical Motion.»

Les procédés par ultrasons sont de toute façon efficaces

Les procédés de soudure et de découpe par ultrasons sont généralement reconnus comme des technologies économes en énergie. Le préchauffage des outils, comme lors de la soudure thermique, est éliminé. De plus, il est possible de se passer de matériaux auxiliaires tels que les vis ou les adhésifs. Les temps de cycle sont courts et le matériau peut être économisé grâce à des joints de soudure fins.