Case
Kürzere Prozesszeiten beim Ultraschall-Metallschweißen
in der Batterieherstellung
In der industriellen Batterieproduktion müssen Folienpakete schnell, zuverlässig und reproduzierbar verschweißt werden. In dieser kundenspezifischen Anwendung werden bis zu 80 Lagen Kupfer- oder Aluminiumfolie verschweißt. Bei einem Batteriehersteller ließ sich der bestehende Schweißprozess nicht weiter beschleunigen, ohne an Stabilität zu verlieren. EUROSONIC analysierte die Anwendung mit dem Ziel, die Prozesszeit deutlich zu reduzieren und gleichzeitig ein stabiles und reproduzierbares Schweißergebnis zu erreichen.
Die Herausforderung
Dünne Folien und große Lagenpakete stellen hohe Anforderungen an den Schweißprozess. Die Verbindungen müssen mechanisch belastbar und elektrisch zuverlässig sein. Mit dem vorhandenen Ultraschallsystem war bei Prozesszeiten unter fünf Sekunden kein stabiler Betrieb möglich. Auch eine weitere Erhöhung von Kraft oder Amplitude brachte nicht das gewünschte Ergebnis.
Der zuvor eingesetzte Generator und der Konverter wiesen laut Herstellerangaben jeweils eine höhere Nennleistung auf als die später eingesetzten EUROSONIC-Komponenten. Die höhere Leistungsangabe allein reichte jedoch nicht aus, um die geforderte Prozessgeschwindigkeit stabil zu erreichen.
Die Lösung
EUROSONIC untersuchte den bestehenden Schweißprozess und ersetzte gezielt Generator und Konverter. Sonotrode, Amboss, anwendungsspezifisches Material und Aufnahme blieben unverändert.
Zum Einsatz kamen ein EUROSONIC 5-kW-Ultraschallgenerator und ein EUROSONIC 6-kW-Konverter. Die Komponenten wurden in das bestehende Schwingsystem integriert und auf die Anwendung abgestimmt. So ließ sich der vorhandene Aufbau weiterverwenden und der Prozess mit deutlich kürzeren Zeiten betreiben.
Das Ergebnis: rund 70 % kürzere Prozesszeit
Nach der Umstellung reduzierte sich die Prozesszeit von über fünf Sekunden auf bis zu 1,5 Sekunden. Gleichzeitig wurde im beschriebenen Anwendungsfall ein stabileres und reproduzierbareres Prozessverhalten erreicht.
Für einen leistungsfähigen Schweißprozess kommt es auf das Zusammenspiel von Generator, Schwingeinheit, anwendungsspezifischem Material, Amboss und Prozessparametern an. Die Nennleistung einer einzelnen Komponente beschreibt dieses Zusammenspiel nur unzureichend.
Fazit
Entscheidend ist nicht die höchste Leistungsangabe, sondern das Ergebnis in der Produktion. EUROSONIC konnte in dieser Anwendung die Prozessgeschwindigkeit deutlich steigern und einen stabilen Betrieb ermöglichen. Der Case zeigt, welches Potenzial in der passenden Ultraschalltechnik steckt - auch innerhalb einer bestehenden Anlage.
Bestehende Prozesse gezielt weiterentwickeln
Wenn sich Prozesszeiten nicht weiter reduzieren lassen oder ein Schweißprozess bei höheren Geschwindigkeiten instabil wird, muss nicht zwangsläufig die gesamte Anlage ersetzt werden. EUROSONIC analysiert bestehende Anwendungen und prüft, welche Anpassungen für die jeweilige Prozessanforderung sinnvoll sind.
Beispielhafter Leistungs- und Energieverlauf beim Ultraschall-Batterieschweißen: Der zeitliche Verlauf zeigt den gezielten Energieeintrag während des Schweißprozesses sowie den abschließenden Löseimpuls innerhalb von 1,5 Sekunden.
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