Mehr Effizienz beim Metallschweissen

Ultraschallschweisssysteme der neuesten Generation setzen hier Massstäbe: Sie sind zukunftssicher, weil sie sich schnell und sicher an neue Aufgabenstellungen anpassen lassen. Sie arbeiten sehr effizient und reduzieren so die Betriebskosten. Ausserdem wird der Schweissprozess überwacht, was Produktionsfehler, also Ausschuss vermeidet und die Systeme lassen sich gut in Industrie-4.0-Konzepte integrieren.
Das Ultraschallschweissen hat sich in vielen Anwendungsbereichen etabliert, vor allem weil es kurze und effiziente Prozesszeiten bietet und sich einfach in den Automatisierungsverbund einbinden lässt. Im Vergleich zu Laser- oder Reibschweissverfahren ist zudem der Energiebedarf deutlich geringer, weil bei Ultraschall weit unterhalb vom Schmelzpunkt der zu verarbeitenden Materialien gearbeitet wird. Das spart aber nicht nur Strom, sondern sorgt auch dafür, dass Materialien in direkter Umgebung der Schweissstelle nicht beschädigt werden, beispielsweise eine Drahtisolation. Zudem entstehen keine Gefüge-Veränderungen in der Grenzschicht wie Versprödungen der Fügepartner am Übergang zum Festmaterial.

Geringer Energiebedarf und sinkende Betriebskosten
Der Energiebedarf beim Ultraschallschweissen lässt sich aber noch weiter senken. Telsonic beweist das mit der neuen Telso®Terminal TT7. Sie eignet sich für praktisch alle Metallschweissaufgaben mit Kabelquerschnitten bis 200 mm2 und erhöht in allen Anwendungsbereichen die Nachhaltigkeit und Effizienz des Fügeverfahrens. So reduziert ein neues Kühlkonzept den Einsatz energieintensiver und teurer Druckluft. Der Konverter wird elektrisch per Ventilator gekühlt; die Schweisswerkzeuge über einen ebenfalls elektrisch betriebenen Flüssigkühl- und Heizkreislauf. Die Temperatur der Werkzeuge wird so reguliert, dass sie immer im optimalen Temperaturbereich bleibt. Die Systemsoftware überwacht ständig die Temperatur und kann die Produktion anhalten, um das System vor einer Überhitzung zu schützen, zum Beispiel infolge einer falschen Parametereinstellung. Das minimiert nicht nur Abweichungen zwischen den Schweissungen, sondern verkürzt auch den Schweisszyklus und verbessert so die Gesamteffizienz. Um Reinigungsintervalle zu verlängern und den Wartungsaufwand zu senken, ist eine Absauganlage integriert. Gleichzeitig lassen sich so Fehlproduktionen aufgrund von Verschmutzungen vermeiden.
Für feste Fügeverbindungen arbeitet das Metallschweisssystem mit der PowerWheel®-Schweisstechnologie. Mit einer skalierbaren Schweissleistung bis 14,4 kW kann für jede Anwendung die optimale Leistung gewählt werden. Ein Schnellwechselsystem ermöglicht den Werkzeugwechsel in weniger als 5 min. Durch die selbstzentrierende Positionierung der PowerWheel®-Sonotrode sinkt das Fehlerrisiko. Auch Bauteilaufnahme, Litzenanschlag und Absaugdüsen lassen sich mit wenigen Handgriffen austauschen. Die Schweissamplitude kann bei Bedarf mithilfe eines Boosters für die individuelle Anwendungen optimiert werden.
Beim Umrüsten reduziert die Steuersoftware Telso®Flex das Fehlerpotenzial, denn sie stellt dem Bediener eine detaillierte Checkliste mit klaren Schritt-für-Schritt-Anleitungen zur Verfügung. So muss beispielsweise die Artikelnummer der verwendeten Sonotrode zur Überprüfung gescannt werden. Die Produktion kann erst nach erfolgreichem Abschluss aller Umrüstmassnahmen beginnen. Wurde ein Schritt ausgelassen, wird der Bediener aufgefordert, diesen Schritt erneut durchzugehen und abzuschliessen. Mit der Benutzer- und Rechteverwaltung für drei Benutzergruppen werden unerlaubte Änderungen verhindert.

Volle Kontrolle: Zuverlässig produzieren und Fehler vermeiden
Einem fehlerfreien Schweissprozess steht damit nichts mehr im Wege. Dazu tragen allerdings nicht nur das fehlersichere Umrüsten, sondern noch weitere Faktoren bei. So ist das Schweisssystem extrem steif ausgelegt und mit hochpräziser Messtechnik ausgestattet, was umfangreiche Qualitätskontrollen ermöglicht. Das beginnt bereits beim Klemmen von Terminal und Leitung. Stellt der Niederhalter einen Höhenunterschied fest, weil zum Beispiel die Dicke des Kontaktteils variiert oder nur auf einer Seite geklemmt wird, wird der Bediener auf den Fehler aufmerksam gemacht und der Schweissvorgang startet erst, wenn alles passt. Dasselbe gilt, wenn beim Klemmvorgang ein falscher Leitungsdurchmesser festgestellt wird.
Da Nachhaltigkeit eng mit Produktionsqualität verknüpft ist, erkennt das Schweisssystem während des Betriebs Tendenzen, womit sich mögliche Produktionsfehler frühzeitig erkennen und vermeiden lassen. Die Schweissgrenzwerte und -ergebnisse werden sowohl als numerische Werte als auch grafisch als farbige Balken dargestellt, wobei Blau für Werte innerhalb der Grenzwerte, Gelb für Werte nahe den Grenzwerten und Rot für Werte ausserhalb der Grenzwerte steht. Die Schweisskurven für Leistung und Weg werden ebenfalls angezeigt. Die intuitive Benutzeroberfläche des kapazitiven 21,5”-Touchscreens stellt sicher, dass Bedienern alle relevanten Informationen auf einen Blick zur Verfügung stehen. Noch einfacher wird die Bedienung mit dem Equipment Manager, der sich um Akustik- und Verschleissteile kümmert und aufzeigt, welche Komponenten sich in der Maschine befinden.

Fit für die Zukunft
Alle Schweissergebnisse, Maschinenereignisse, Parameter und Daten werden zur Rückverfolgbarkeit und für Analysezwecke gespeichert. Diese Daten können dann über USB und Ethernet exportiert werden. Das Schweisssystem kann so mit jedem MES (Manufacturing Execution Systems) kommunizieren. Mit der Telso®Con-Schnittstelle steht zudem eine flexible Lösung für die Anbindung über OPC-UA zur Verfügung. So können Produktionsaufträge und technische Parameter über das Netzwerk übertragen und freigegeben werden. Benutzer haben ausserdem jederzeit Zugriff auf Echtzeit-Produktionsdaten und Schweissergebnisse und können diese auf Netzlaufwerken oder anderen Speichermedien ablegen. Zudem stellt die Software themenbezogene Hilfestellungen zur Verfügung, wodurch unproduktive Zeit bei Wartungs- und Servicearbeiten reduziert wird. Auch das Gehäuse ist wartungsfreundlich ausgelegt und bietet ausreichend Platz für nachträgliche Erweiterungen, zum Beispiel wenn nachträglich ein Schlechtteilschneider oder ähnliches ergänzt werden sollen. Damit ist der Anwender auch zukünftig auf der sicheren Seite, da sowohl Umrüsten als auch Erweitern jederzeit einfach möglich sind.

Technikkasten: Die PowerWheel®-Technologie
Mit der torsionalen PowerWheel®-Technologie können Schweissungen verglichen mit einem linearen System, um bis zu 30 Prozent schmaler erstellt werden. Das kann oft zu erheblichen Material- und Platzeinsparungen bei der Schweissverbindung führen. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich auch dickere Terminalverbindungen mit hoher Festigkeit verbinden lassen. Geschweisst wird in einer wiegenden Abrollbewegung direkt über dem Fügebereich. Dadurch liegt die maximale Amplitude immer in der Mitte der Schweissfläche und die Leistung wird punktgenau innerhalb der Schweisszone eingebracht. Die standardisierten PowerWheel®-Sonotroden von Telsonic sind für Kupfer und Aluminium optimiert, erfüllen die Anforderungen von OEMs und Kabelbaumherstellern sowie die Norm USCAR 38 (Leistungsspezifikation für ultraschallgeschweisste Kabelabschlüsse). Wie beim konventionellen Ultraschallschweissen kann das PowerWheel®-System alle Nichteisen-Metalle verschweissen.

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