Was ist Ultraschallschweißen?
Ultraschallschweißen ist eine industrielle Technik, bei der zwei Teile aus Kunststoff oder Metall durch hochfrequente akustische Schwingungen nahtlos miteinander verbunden werden. Ein zu schweißendes Bauteil wird auf einen festen Amboss gelegt, wobei das zweite Bauteil oben liegt. Eine Verlängerung ("Horn"), die mit einem Wandler verbunden ist, wird auf die obere Komponente abgesenkt, und eine kleine Schweißzone wird mit einer sehr schnellen (~ 20.000 kHz) akustischen Vibration mit niedriger Amplitude beaufschlagt. Die akustische Energie wird durch Reibung in Wärmeenergie umgewandelt und die Teile in weniger als einer Sekunde miteinander verschweißt.
Das Ultraschallschweißen ist insofern einzigartig, als keine Verbindungsschrauben, Nägel, Lötmaterialien oder Klebstoffe erforderlich sind, um die beiden Teile miteinander zu verbinden. Dies spart Herstellungskosten und schafft optisch ansprechende (dh nicht wahrnehmbare) Nähte in Produktbereichen, in denen das Erscheinungsbild wichtig ist. Da das Ultraschallschweißen weitgehend automatisiert ist, muss ein Techniker nur noch einen Hebel ziehen, und das Schweißen ist abgeschlossen. Der Nachteil des Ultraschallschweißens besteht darin, dass es nur für kleine Komponenten gilt - Uhren, Kassetten, Kunststoffprodukte, Spielzeug, medizinische Werkzeuge und Verpackungen. Das Chassis eines Automobils kann beispielsweise nicht mit Ultraschall zusammengebaut werden, da die beim Schweißen größerer Bauteile auftretenden Energien unerschwinglich wären.
Die Technologie des Ultraschallschweißens tauchte in den frühen 90er Jahren auf und wurde seitdem rasant weiterentwickelt. Je besser die Technologie ist, desto mehr Materialien können mit dieser Technik miteinander verbunden werden. Zunächst konnten nur unelastische Kunststoffe geschweißt werden, da ihre Materialeigenschaften eine effiziente Übertragung von Schallenergie von Teil zu Teil ermöglichten. Heutzutage können weniger starre Kunststoffe wie teilkristalline Kunststoffe geschweißt werden, da große Mengen akustischer Energie auf die Schweißzone aufgebracht werden können. Wenn die Technologie ausgereift und vielseitiger wird, werden wahrscheinlich große Klassen historischer Techniken zum Zusammenfügen von Materialien überholt.