Pneumatische vs. elektrische Ultraschall-Schweißmaschinen – Energieeinspar- und Qualitätspotenzial

Raupenkalotte: geschweißt auf einer pneumatischen Maschine (Materialaustritt). / Hemisphärischer Knoten: Geschweißt auf einer pneumatischen Maschine (Materialverschwendung).

Raupenkalotte: geschweißt auf einer elektrischen Maschine mit optisch überzeugendem Schweißergebnis. / Hemisphärischer Keil: Visuell ansprechendes Schweißergebnis auf einer elektrischen Maschine erzielt.

Gezien de stijgende energiekosten is energiebesparing een doel van veel bedrijven. RINCO ULTRASONICS heeft daarom twee aandrijftechnologieën bij ultrasoon-lasmachines vergeleken op hun efficiëntie en toont de verschillen en voordelen van beide aandrijvingsmethoden – niet alleen met het oog op energiebesparing, maar ook wat betreft de kwaliteit van de lasresultaten.

Rinco bracht al in 2015 haar eerste elektrisch aangedreven ultrasoon-lasmachine Electrical Motion op de markt, waarmee het productassortiment van pneumatische lasmachines werd uitgebreid.

Bij ultrasoon-lasprocessen is de elektrische aandrijving energie-efficiënter dan de pneumatische

Beweging en krachtopbouw bij lasprocessen met ultrasoon-lasmachines worden gewoonlijk met pneumatische aandrijving uitgevoerd. In de afgelopen jaren heeft zich echter steeds meer de elektrische aandrijving gevestigd. Om appels met appels te kunnen vergelijken, heeft Rinco twee machines tegenover elkaar gezet, waarvan de frequentie, vermogen en slag gelijk zijn. Alleen de aandrijving verschilt. Bij de Electrical Motion met elektrische aandrijving is ook de stand-by van de Servo Control Unit (SCU) meegerekend, de machine met pneumatische aandrijving werd bij 6 bar bedreven.

„We verwachtten dat de elektrisch aangedreven ultrasoon-lasmachine qua verbruik beter zou presteren, maar zo'n groot verschil hadden we niet verwacht“, aldus Jürgen Baumert, hoofd R&D bij Rinco Ultrasonics.

De Electrical Motion bespaart 78% energie in vergelijking met de pneumatisch aangedreven ultrasoon-lasmachine. De redenen hiervoor liggen in het lasproces zelf. Bij bewegingsopdrachten is de elektrische aandrijving duidelijk efficiënter. Bij houdtijden heeft de pneumatische aandrijving echter het voordeel. Om de positie vast te houden, heeft de pneumatische machine nauwelijks energie nodig. Aangezien de houdtijd bij ultrasoon-lasprocessen echter zeer kort is – gewoonlijk minder dan een seconde – speelt dit nauwelijks een rol. Het voordeel van de elektrisch aangedreven ultrasoon-lasmachine weegt zwaarder.

Bovendien ontstaan er geen systeemgerelateerde lekkages van perslucht in persluchtinstallaties, die ook tijdens stilstand onnodig energie verbruiken. Perslucht wordt beschouwd als een van de duurste energietragers in de industrie.

Kwaliteitsverbeteringen bij lasresultaten

Ultrasoon-lasmachines bieden niet alleen voordelen op het gebied van energiebesparing, maar ook bij de kwaliteitsverbetering. Posities kunnen nauwkeuriger worden aangefahren en vastgehouden. Bovendien kan de slagbeweging vrij worden geprogrammeerd. Het is mogelijk om te programmeren:

– De startpositie en de voersnelheid
– Het rempunt en de opzet-snelheid
– Het lasproces zelf in 10 stappen, selecteerbaar als kracht- en snelheidsprofiel
– De terugslag snelheid

Deze flexibiliteit in parametrisering levert nog betere en nog nauwkeuriger reproduceerbare lasresultaten op.

Een zichtbaar voorbeeld wordt geleverd door een klinktoepassing, die recentelijk succesvol werd bemonsterd bij Rinco Ultrasonics in het competentiecentrum. Het bovenste onderdeel bestaat uit PA, het onderste uit PC-ABS, die met klinken aan elkaar werden verbonden. De toepassing werd zowel op een pneumatische als op een elektrische ultrasoon-lasmachine getest. „Op beide machines kon een betrouwbare, aan de klantvereisten aangepaste rupsenkegel worden bereikt“, aldus Simon Hug, hoofd van het Ultrasonics Competence Center bij Rinco Ultrasonics. „Echter konden we bij de Electrical Motion de parameters veel flexibeler instellen. Hierdoor is de klinksterkte verbeterd en werd een veel aantrekkelijkere groef gerealiseerd. Bij de pneumatisch aangedreven machine ontstonden door materiaaluitstroom onvolledig gevormde rupsen. Daarnaast konden we op de Electrical Motion het lasproces bijna de helft sneller uitvoeren dan op de pneumatische standaardmachine, omdat de startpositie voor het lasproces bij de Electrical Motion vrij kan worden gekozen. Zo kan veel tijd worden bespaard. Om al deze redenen heeft de klant voor de Electrical Motion gekozen.“

Ultrasoonmethoden zijn sowieso efficiënt

Las- en snijmethoden met ultrasoon worden over het algemeen erkend als energiebesparende technologieën. Het opwarmen van gereedschappen zoals bij thermisch lassen is niet nodig. Bovendien kan worden volstaan zonder hulpstoffen zoals schroeven en lijmmiddelen. De cyclustijden zijn kort en materiaal kan worden bespaard dankzij smalle lasnaden.