Grundlagen der Ultraschalltechnik - PLASTICS
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Fügevarianten und konstruktive Einflüsse
Für das ultraschallgerechte Design von Thermoplasten gibt es eine Fülle grundlegender Empfehlungen, die Zeit, Energie und Werkzeugänderungskosten sparen helfen. Zunächst muss sich der Konstrukteur für die geeignete Verbindung entscheiden. Folgende Varianten sind möglich:
- Schweißen von Formteilen mit Nahtgestaltung
- Direktes Plastifizieren und Umformen
- Ultraschall-Einsenken von Formteilen
Im Folgenden werden diese Varianten im Einzelnen beschrieben:
Schweißen von Formteilen mit Nahtgestaltung
Die Schmelze wird an den Kontaktstellen der Richtungsgeber direkt zwischen den Fügeteilen gebildet. Die Ultraschall-Wellen werden dabei von den Formteilen bis hin zur Fügestelle übertragen. Nahtgestaltungsmöglichkeiten für das stoffschlüssige, homogene Ultraschall-Schwweißen
- Stumpfnaht
- Stufennaht
- Nut-Feder-Verbindung
- Schweißnaht für Bauteile mit dünner Wandstärke
- Quetschnaht
- Zapfenverschweißung
Die obigen Vorschläge zur Nahtgestaltung sind als Variante ebenfalls mit zusätzlich eingelegter Dichtung oder hinterspritzter 2K-Spritzguss-Dichtung möglich.
Direktes Plastifizieren und Umformen durch die Sonotrode
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Hierbei entsteht die Schmelze durch unmittelbaren Kontakt zwischen der Schweißflächenkontur der Sonotrode und dem thermoplastischen Bauteil. Mit dieser Technik können auch artfremde Werkstoffe wie z. B. Metall-Kunststoff, Glas-Kunststoff durch Formschluss gefügt werden. Die Verbindungsvarianten untergliedern sich hierbei wie folgt:
- Ultraschall-Nieten von Voll- und Hohlzapfen (z.B.: Kfz-Türinnenverkleidungen)
- Ultraschall-Punktschweißen (z.B.: Plattenwaren und Großflächenprodukte, Vlies- und Gewebebahnen)
- Ultraschall-Bördeln (z.B.: optische Linsen in Trägerbauteile aus Kunststoff)
- Ultraschall-Verdämmen (z.B.: elektrische Kontakte und Leitungen)
- Ultraschall-Verkrallen (z.B.: Vliese, Gewebe, Gewirke, Leder- und Kunstlederprodukte, Dichtungen, Bänder u.a.m.). Hierbei befindet sich das zu verkrallende Material in der Regel zwischen der Sonotrode und dem thermoplastischen Bauteil. Die Sonotrode ist bei solchen Anwendungen einer erhöhten Temperaturbeanspruchung ausgesetzt. Im Falle von thermoplastischen Bauteilen ist die Sonotrodenschweißfläche mit einer anwendungsspezifischen Struktur versehen.
