Macchine per saldatura ad ultrasuoni pneumatiche vs. elettriche – Potenziale di risparmio energetico e qualit�

Calotta a verme: saldata su una macchina pneumatica (sgocciolamento del materiale). / Perla emisferica: saldata su una macchina pneumatica (sgocciolamento del materiale).

Calotta a farfalla: saldata su una macchina elettrica con risultato di saldatura visivamente convincente. / Perla emisferica: risultato di saldatura visivamente attraente ottenuto su una macchina elettrica.

Considerando l'aumento dei costi energetici, il risparmio energetico è un obiettivo di molte aziende. RINCO ULTRASONICS ha quindi confrontato due tecnologie di azionamento nelle macchine a saldatura ad ultrasuoni e mostra le differenze e i vantaggi di entrambe le modalità di azionamento – non solo in termini di risparmio energetico, ma anche riguardo alla qualità dei risultati di saldatura.

Rinco ha già nel 2015 lanciato sul mercato la prima macchina a ultrasuoni elettrica Electrical Motion, che ha ampliato la gamma di prodotti delle macchine a saldatura pneumatiche.

Nei processi di saldatura ad ultrasuoni, l'azionamento elettrico è più efficiente dal punto di vista energetico rispetto a quello pneumatico

Il movimento di spostamento e la creazione di forza nei processi di saldatura con macchine a ultrasuoni sono solitamente eseguiti con azionamenti pneumatici. Negli ultimi anni, tuttavia, si è affermato sempre più l'azionamento elettrico. Per poter confrontare mele con mele, Rinco ha messo a confronto due macchine con frequenza, potenza e corsa identiche. La sola differenza riguarda il tipo di azionamento. La Electrical Motion con azionamento elettrico include anche il funzionamento a vuoto dell'Unità di Controllo Servo (SCU), mentre la macchina con azionamento pneumatico è stata operata a 6 bar.

«Ci aspettavamo che la macchina a ultrasuoni alimentata elettricamente avrebbe consumato meno energia, ma non ci aspettavamo una differenza così grande», afferma Jürgen Baumert, responsabile R&D di Rinco Ultrasonics.

La Electrical Motion consuma il 78% in meno di energia rispetto alla macchina a ultrasuoni con azionamento pneumatico. Le ragioni di ciò si trovano nel processo di saldatura stesso. Per i compiti di movimento, l'azionamento elettrico è chiaramente più efficiente. Tuttavia, per i tempi di mantenimento, l'azionamento pneumatico ha vantaggi. Per mantenere la posizione, la macchina pneumatica richiede pochissima energia. Tuttavia, poiché il tempo di mantenimento nei processi di saldatura ad ultrasuoni è molto breve – di solito meno di un secondo – questa differenza è di scarso peso. Predomina il vantaggio della macchina a ultrasuoni alimentata elettricamente.

Inoltre, si evitano perdite di aria compressa dovute a perdite di sistema nelle reti di aria compressa, che consumano energia inutilmente anche durante i periodi di inattività. L'aria compressa è considerata uno dei vettori energetici più costosi nell'industria.

Miglioramenti della qualità nei risultati di saldatura

Le macchine a ultrasuoni offrono vantaggi non solo in termini di risparmio energetico, ma anche di aumento della qualità. Le posizioni possono essere raggiunte e mantenute con maggiore precisione. Inoltre, il movimento di spostamento può essere programmato liberamente. È possibile programmare:

– La posizione di partenza e la velocità di avanzamento
– Il punto di frenata e la velocità di contatto
– Il processo di saldatura stesso in 10 fasi, selezionabili come profilo di forza e velocità
– La velocità di retrazione

Questa flessibilità di parametrizzazione consente di ottenere risultati di saldatura ancora migliori e più riproducibili con maggiore precisione.

Un esempio visibile è rappresentato da un'applicazione di rivetti, recentemente testata con successo presso il centro di competenza di Rinco Ultrasonics. La parte superiore è in PA, quella inferiore in PC-ABS, collegate tramite rivettatura. Il test è stato eseguito sia con una macchina a ultrasuoni pneumatica sia con una elettrica. «Su entrambe le macchine è stato possibile ottenere una calotta di rivetto affidabile e conforme ai requisiti del cliente», afferma Simon Hug, responsabile dell'Ultrasonic Competence Center di Rinco Ultrasonics. «Tuttavia, sulla Electrical Motion abbiamo potuto regolare i parametri in modo molto più flessibile. Di conseguenza, la resistenza del rivetto è migliorata e si è ottenuta una scanalatura molto più esteticamente gradevole. Con la macchina pneumatica, a causa di perdite di materiale, le calotte di rivetto risultavano incomplete. Inoltre, sulla Electrical Motion abbiamo potuto ridurre quasi della metà il tempo del processo di saldatura rispetto alla macchina standard pneumatica, poiché la posizione di partenza può essere scelta liberamente. Questo permette di risparmiare molto tempo di percorso. Per tutti questi motivi, il cliente ha scelto la Electrical Motion.»

Le tecnologie ad ultrasuoni sono comunque efficienti

Le tecniche di saldatura e taglio ad ultrasuoni sono generalmente note come tecnologie a risparmio energetico. Non è necessario riscaldare gli strumenti come nel caso della saldatura termica. Inoltre, si può rinunciare a materiali aggiuntivi come viti e adesivi. I tempi di ciclo sono brevi e si può risparmiare materiale grazie a linee di saldatura sottili.