Deckel wiederverschließbarer Getränkedosen mit Ultraschall schweißen
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Um bei den wiederverschließbaren Deckeln für die von Xolution entwickelten Getränkedosen die Kunststoffkomponenten des Öffnungsmechanismus mit dem Aluminium des Deckels zu verbinden, galt es ein Fügeverfahren zu finden, das schnell und präzise arbeitet und kurze Taktzeiten für hohe Durchsatzraten ermöglicht. Nach umfangreichen Tests fiel die Wahl auf die Systeme zum Ultraschall schweißen aus dem Hause Telsonic.
Das XO-Verschlusssystem der Xolution GmbH mit Stammsitz in München eignet sich für alle Getränkedosengrößen. Anders als herkömmliche Getränkedosen, die nur einmal geöffnet werden können, haben die XO-versiegelten Ausführungen einen Öffnungsmechanismus aus Kunststoff, mit dem die Dose erneut verschlossen werden kann. Zudem ist ein manipulationssicheres Bändchen über dem Schieber angebracht.
Es reißt beim ersten Öffnen und garantiert dem Verbraucher, dass die Dose nicht zuvor schon geöffnet wurde. Um die Kunststoffkomponenten mit dem Aluminiumdeckel der Dosen zu verbinden, galt es ein Fügeverfahren zu finden, dass schnell und präzise arbeitet und kurze Taktzeiten für hohe Durchsatzraten ermöglicht. Schließlich werden die Deckel mit dem patentierten Verschluss heute bereits in Millionen-Stückzahlen an die Getränkeindustrie weltweit ausgeliefert.
Schnelles und umweltfreundliches Verfahren
Nach umfangreichen Tests fiel die Wahl bei der Fügetechnik schlussendlich auf Ultraschallschweißsysteme aus dem Hause Telsonic. Dafür sprachen sowohl technische als auch wirtschaftliche Gründe:
Beim Ultraschallschweißen erzeugt ein akustisches Werkzeug hochfrequente Schallwellen. Durch sie werden die Moleküle der zu verbindenden Teile in Schwingung versetzt, was Wärme erzeugt, die die Materialgrenzen aufbricht und die Materialien miteinander verschmilzt. So entstehen hochfeste Verbindungen, die auch den 7 bar Innendruck der Getränkedosen standhalten.
Gleichzeitig ist das Verfahren schnell und umweltfreundlich, da es keine Zusatzstoffe braucht und damit das Recycling unterstützt. Der Prozess ist zuverlässig und sicher, da der Schweißvorgang nur von wenigen Parametern abhängt, die sich einfach einstellen und überwachen lassen.
Die Parameter sind die Schweißenergie, -kraft und -zeit sowie die maximale Leistung (Pmax). 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.
MAG Ultraschallgenerator im Fokus
Das Ultraschall-Equipment besteht aus vier Komponenten, die Anlagenbauer leicht integrieren können: Dem Ultraschall-Generator, der die elektrischen Hochfrequenzschwingungen erzeugt, dem Konverter, der diese in mechanische Schwingungen umwandelt, einem Booster zur Verstärkung und der Sonotrode. Letztere leitet die mechanischen Schwingungen ins Werkstück ein. 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 modernste Bussysteme können z. B. Schweißparameter angepasst und Resultate in Echtzeit ausgelesen werden.
Zudem lassen sich Anlagenkosten optimieren, weil zwischen unterschiedlichen Schwingeinheiten umgeschaltet werden kann. Die externe Sollwert-Vorgabe für Amplitude, Zeit, Energie und Pmax, sowie Soft-Start für große Sonotroden und Frequenz-Autotuning sind weitere Eigenschaften, die für eine hohe Prozessstabilität sorgen. Für die Fertigung der Dosenteckel mit dem wiederverschließbaren XO-Verschluss wurde damit die optimale Verbindungstechnik gefunden.
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