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Getrieben durch Elektromobilität und Energietechnik wächst die Nachfrage nach Terminalschweißanlagen stark. Ultraschall-Systeme sind hier meist die ideale Lösung, weil sie mit kurzen Zykluszeiten sehr robuste Verbindungen ohne Verlust der Leitfähigkeit herstellen. Doch auch diese Anwendungen sind sehr unterschiedlich, gefragt sind zunehmend kompakte Lösungen, die wenig teuren Floorspace verschwenden, optimal zur Anwendung passen und sich am besten auch flexibel an künftige Anforderung anpassen lassen.
Beim Terminalschweißen werden Kabel mit Kontaktteilen (sog. Terminals) sowohl für Hochvolt- als auch für Niedervoltanwendungen verbunden. Insbesondere bei den Hochvoltanwendungen sind die Anforderungen an die erzeugten Kontakte hoch. Bei Kfz-Anwendungen beispielsweise müssen die Verbindungen trotz widriger Bedingungen wie Vibration oder Temperaturunterschiede über Jahre zuverlässig halten. Für solche Einsatzfälle hat sich das Ultraschallschweißen bewährt; die Technologie arbeitet schnell, materialschonend und benötigt wenig Energie. Außerdem lassen sich während des Schweißvorgangs alle relevanten Prozessparameter permanent überwachen und dokumentieren, was eine hohe Qualität sicherstellt. Für Anwendungen mit kleineren Leitungsquerschnitten von 10 bis 95 mm² hat Telsonic nun sein Portfolio erweitert und bietet ab dem Frühjahr 2025 die kompakte TelsoTerminal TT6 in den Leistungsstufen 7,2 kW und 9,6 kW an.
Für Anwendungen, die eine energieeffizientere Verbindungstechnologie erfordern, bietet Telsonic ab dem Frühjahr 2025 mit der TelsoTerminal TT6 eine kompakte Terminalschweißanlage in den Leistungsstufen 7,2 kW und 9,6 kW.
Flexibilität auf engstem Raum
Das Ultraschall-Metallschweißsystem wurde speziell für die Verschweißung von Kabeln auf Terminals ausgelegt bzw. Kontaktteil auf (kurzes) Kontaktteil. Es nutzt das gleiche Schweißverfahren wie sein „großer Bruder“ (die TelsoTerminal TT7) das gleiche Haltesystem und die gleichen Werkzeuge. Das erleichtert den Wechsel einer Anwendung von einer Anlage auf die andere. Allerdings werden im neuen System Kabel und Terminals von vorne eingelegt, was zusammen mit der kompakten Bauweise viel Platz in der Produktion spart. Bedient wird die Anlage über eine optimierte Benutzeroberfläche mit 15” Touchscreen. Die Generatoren sind speziell für Anwendungen ausgelegt, die geringere Schweißleistungen benötigen. Geschweißt werden können standardmäßig Leitungsquerschnitte zwischen 10 und 70 mm² bei der 7,2 kW-Maschine. Die 9,6 kW-Maschinen eignet sich für Leitungsquerschnitte zwischen 16 und 95 mm². Die Zykluszeit fürs Verschweißen eines 95 mm² Kupferkabel auf Kontaktteil inklusive Abkühlzeit liegt beispielsweise bei 15 s. Da sich die Ultraschall-Generatoren über einen verhältnismäßig weiten Bereich regeln lassen, ist es möglich, die Anlagen ohne großen Aufrüstaufwand an verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Querschnitten anzupassen. Für das Umrüsten muss lediglich das Werkzeug getauscht werden, was in weniger als fünf Minuten erledigt werden kann. Im Gegensatz zu marktüblichen Lösungen sind kein Umrüstaufwand für den Generator oder teure zusätzliche Komponenten nötig. Diese Flexibilität bringt eine Zukunftssicherheit in der Investition. Anwender profitieren zudem vom geringeren Energieverbrauch, von der hohen Prozesssicherheit, von der einfachen Integration dank OPC UA und einer überdurchschnittlich langen Werkzeuglebensdauer.
Verschiedene Anwendungsbeispiele fürs Terminalschweißen
Torsionales Schweißverfahren für optimale Kontakte
Für die hohe Qualität der Schweißkontakte sorgt die patentierte PowerWheel-Schweißtechnologie. Geschweißt wird dabei 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. Verglichen mit einem linearen System, können Schweißungen so um bis zu 30 % schmaler erstellt werden. Das kann oft zu erheblichen Material- und Platzeinsparungen bei der Schweißverbindung führen. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich auch schmalere, aber dickere Schweißknoten mit hoher Festigkeit verbinden lassen, was deutlich seltener zu Kabelabrissen führt als bei linearen Systemen. 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 System alle Nichteisen-Metalle verschweißen.
Bedient wird die TelsoTerminal TT6 über eine optimierte Benutzeroberfläche mit 15” Touchscreen.
Maximale Qualität dank Echtzeitmessung und digitaler Prozesskontrolle
Aber nicht nur das torsionale Schweißverfahren erhöht die Qualität der Schweißverbindungen. Auch die Kraft direkt von oben auf die Schweißstelle hat wesentlichen Einfluss auf die Qualität. Während alternative Anlagen lediglich den aufgebrachten pneumatischen Druck, die Schweißzeit sowie die eingebrachte Leistung messen, misst die Telsonic-Anlage mit einer integrierten Lastzelle die wirklich an der Schweißstelle ankommende Kraft. Damit wird es möglich, Abweichungen direkt bei der Fertigung sehr genau zu erkennen. Dabei legt der Hersteller Wert auf Transparenz und Flexibilität: Weil die eingebrachte Kraft in Newton – nicht als pneumatischer Druck – angegeben wird, ist der Wert unabhängig vom pneumatischen System und lässt sich bei einem Wechsel einfacher auf andere Maschinen übertragen. Gleiches gilt für die Schweißamplitude. Sie wird als absoluter Wert in µm angegeben, nicht wie industrieüblich in Prozent.
Auf Kundenwunsch kann auch die Temperatur der Konverter gemessen und überwacht werden, um sie vor Überlastung zu schützen. Um Fehlschweißungen zu vermeiden, kann eine optionale Sensorik zudem die Durchmesser der eingelegten Kabel vermessen sowie die Höhe der eingelegten Terminals. Somit lässt sich sicherstellen, dass die richtigen Kabel verschweißt bzw. dass Terminals korrekt in der Maschine eingelegt werden. Damit kann Ausschuss von teurem Material bereits vor dem Schweißen vermieden werden. Alle Daten werden protokolliert und zum jeweiligen Schweißprozess im System abgelegt.
Digitalisierung bringt optimale Ergebnisse
Idealerweise werden Prozess- und Qualitätsdaten aber nicht nur in einzelnen Maschinen ermittelt und vorgehalten, sondern an die übergeordnete Anlagensteuerung übergeben. Dazu bietet die TT6 eine OPC UA Schnittstelle für die standardisierte und einfache kommunikative Integration in vorhandene Produktionssteuerungen oder MES-Systeme der Betreiber. Zusätzlich steht mit dem MES-Connector ein auf Java basierendes Software Development Kit (SDK) optional zur Verfügung, womit Betreiber einfach, schnell und unabhängig die Anbindung an sein MES-System realisieren können. Das ermöglicht eine vom Maschinenbauer unabhängigen flexiblen Zugriff auf alle relevanten und interessanten Prozess- und Produktparameter sowohl für die Prozessoptimierung als auch für die Qualitätssicherung und –nachverfolgung.
Telsonic nutzen in ihren Anlagen also zahlreiche Vorteile der Digitalisierung. Auch der Wechsel von einer Produktionscharge auf eine andere profitiert davon. Beim Werkzeugwechsel beispielsweise helfen digitale Checklisten, Fehler zu vermeiden. Wurde der neue Produktionsauftrag am System geladen, werden Anwender Schritt für Schritt durch die notwendigen Umrüst-Schritte geführt. Über das Scannen von Barcodes in Begleitpapieren zum Werkzeug wird zum Beispiel sichergestellt, dass die richtige Sonotrode eingesetzt wurde. Die Checkliste führt den Anwender konsequent durch den Umrüstprozess, bis die Produktion wieder beginnen kann. Die technologischen Vorteile der neuen Terminalschweißanlage sind somit vielfältig. Der kosteneffiziente und umweltfreundliche Ansatz des Ultraschallschweißen erschließt sich damit weitere Einsatzbereiche in Anwendungen, bei denen hohe Zuverlässigkeit bei minimalem Platzbedarf gefordert ist.
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Innovative Ultraschalltechnologie aus der Schweiz
Die Schweizer Telsonic Gruppe ist seit 1966 mit industriellen Ultraschall-Lösungen in Europa, Amerika und Asien vertreten. Ständige Innovationen tragen dazu bei, dass sich Telsonic in vielen Anwendungen einen Vorsprung erarbeitet hat der Kunden Mehrwert bietet. Mit über 250 hochqualifizierten Mitarbeitern ist das inhabergeführte Unternehmen auf das Kunststoff- und Metallschweissen, sowie das Reinigen und Sieben mit Ultraschall spezialisiert. Weltweit schätzen Kunden, unter anderem in den Branchen Automobil, Verpackung und der Medizintechnik, die umfassende Dienstleistungen und das breite Sortiment an Ultraschallkomponenten für den Anlagenbau sowie die kompletten Schweissanlagen.
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