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03.11.2017

Kunststoffverschluss an Alu-Dosen schweißen

Schnelles Ultraschall-Fügen für wiederverschließbare Getränkedosen

Wiederverschließbare Dosen sind praktisch, vor allem beim Autofahren und Wandern: Das Getränk muss nicht auf einmal ausgetrunken werden, Geschmack sowie Kohlensäure bleiben drin, Insekten und Schmutz draußen.

Einen ausgeklügelten wiederverschließbaren Deckelmechanismus für Getränkedosen hat die Xolution GmbH, München, entwickelt. Das XO-Verschlusssystem hat einen Öffnungsmechanismus aus Kunststoff, mit dem sich die Dose erneut verschließen lässt (Bild 1). Zudem ist ein Bändchen über dem Schieber angebracht, das beim ersten Öffnen reißt. Ein intaktes Bändchen signalisiert dem Verbraucher, dass die Dose nicht zuvor schon geöffnet wurde.

  • Manipulationssicher und wiederverschließbar: Beim Öffnen des Schiebeverschlusses reißt das rote Bändchen; der hochgeklappte Teil des Verschlusses gibt den Schiebemechanismus frei  (© Xolution)

    Manipulationssicher und wiederverschließbar: Beim Öffnen des Schiebeverschlusses reißt das rote Bändchen; der hochgeklappte Teil des Verschlusses gibt den Schiebemechanismus frei (© Xolution)

  • Am laufenden Band: Die Deckel mit dem patentierten Verschluss werden heute bereits in Millionen-Stückzahlen an die Getränkeindustrie weltweit ausgeliefert (© Xolution)

    Am laufenden Band: Die Deckel mit dem patentierten Verschluss werden heute bereits in Millionen-Stückzahlen an die Getränkeindustrie weltweit ausgeliefert (© Xolution)

  • Dichtetest: Beim Ultraschallschweißen entstehen hochfeste Verbindungen (© Xolution)

    Dichtetest: Beim Ultraschallschweißen entstehen hochfeste Verbindungen (© Xolution)

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Um die Kunststoffkomponenten mit dem Aluminiumdeckel der Dosen zu verbinden, galt es ein Fügeverfahren zu finden, das schnell und präzise arbeitet und kurze Taktzeiten für hohe Durchsatzraten ermöglicht (Bild 2). Schließlich werden die Deckel mit dem patentierten Verschluss heute bereits in Millionen-Stückzahlen an die Getränkeindustrie weltweit ausgeliefert.

Durch Alu-Deckel hindurch Innen- und Außenschieber verschweißen

Nach umfangreichen Tests fiel die Wahl bei der Fügetechnik auf Telsonic-Ultraschallschweißsysteme. Dafür sprachen sowohl technische als auch wirtschaftliche Gründe: Die hochfrequenten Schallwellen schmelzen die zu verbindenden Materialien auf, so dass sie unter Druck miteinander verschmelzen und hochfeste Verbindungen bilden, die auch den bis zu 7 bar Innendruck der Getränkedosen standhalten (Bild 3).

Gleichzeitig kommt das Verfahren ohne Zusatzstoffe aus, ist also schnell und umweltfreundlich und erleichtert das Recycling. Dabei hängt der Schweißvorgang nur von wenigen Parametern wie Schweißenergie, -kraft und -zeit sowie maximaler Leistung (Pmax) ab, die sich einfach einstellen und überwachen lassen. Daher kann der Prozess nach Angaben des Geräteherstellers als zuverlässig und sicher gelten.

Auf diese Weise werden im ersten Prozessschritt vier kleine Pin-Dome zur Verbindung von Innen- und Außenschieber durch den Aluminiumdeckel hindurch schnell und dicht verschweißt. Im zweiten Schritt wird dann das Originalitätsband angeschweißt.

Vier Basis-Komponenten

Das Ultraschall-Equipment besteht aus Ultraschall-Generator, Konverter zur Umwandlung der elektrischen in mechanische Schwingungen, Booster zur Verstärkung und der Sonotrode, die die mechanischen Schwingungen ins Werkstück einleitet. Konverter, Booster und Sonotrode sind mechanisch fest miteinander gekoppelt und akustisch in Resonanz aufeinander abgestimmt.

Dem Generator kommt eine Schlüsselfunktion zu, da er nicht nur die elektrischen Hochfrequenzschwingungen erzeugt, sondern auch im Sinne von Industrie 4.0 die Verbindung zur übergeordneten Automatisierungstechnik übernimmt. Über Bussysteme können z.B. Schweißparameter angepasst und Resultate in Echtzeit ausgelesen werden.

Zudem lassen sich Anlagenkosten senken, indem zwischen unterschiedlichen Schwingeinheiten umgeschaltet wird. Die externe Sollwert-Vorgabe für Amplitude, Zeit, Energie und Pmax, sowie Soft-Start für große Sonotroden und Frequenz-Autotuning sind weitere Eigenschaften, mit denen sich eine hohe Prozessstabilität erreichen lässt. (kk)

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Unternehmensinformation

Telsonic AG

Industriestrasse 6b
CH 9552 BRONSCHHOFEN/SG
Tel.: +41 71 9139888
Fax: +41 71 9139877

Weiterführende Information
  • Erschienen in Kunststoffe 09/2017

    Ultraschallschweißen in automatisierter Fertigung

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    Wenn Produktionsmaschinen vollautomatisiert sowie miteinander verkettet laufen und untereinander kommunizieren, soll der Mensch nicht mehr eingreifen. Das erfordert allerdings höchst stabile und wiederholgenau ablaufende Prozessschritte.   mehr

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