Saldatura a ultrasuoni di materiali termoplastici

Tabella dei Contenuti

Tecnologia industriale avanzata per giunzioni precise, rapide e sostenibili

La saldatura a ultrasuoni di materiali termoplastici rappresenta una delle tecnologie più efficienti e versatili per la giunzione di componenti plastici nel contesto industriale. Si tratta di un processo altamente automatizzabile che utilizza onde sonore ad alta frequenza per generare calore localizzato nella zona di contatto tra i materiali, provocandone la fusione senza l’impiego di adesivi, solventi o fissaggi meccanici. Il risultato è una saldatura pulita, rapida e ripetibile, ideale per produzioni ad alto volume e applicazioni critiche.

Presente da decenni nell’industria manifatturiera, la saldatura a ultrasuoni si è evoluta per rispondere alle esigenze dei settori più avanzati come l’automobilístico, la mobilità elettrica, il médico, il packaging alimentare e cosmetico, la microelettronica, la filtragem e il tessile tecnico. La sua affidabilità, unita all’efficienza energetica e alla sostenibilità ambientale, la rende oggi una tecnologia strategica per molte aziende italiane ed europee.

As vantagens da tecnologia avançada, como a soldadura ultra-sónica, são numerosas:

  • Ciclos de soldadura muito curtos (a partir de alguns décimos de segundo)
  • Absoluta consistência de resultados
  • Consumo de energia muito baixo e apenas relacionado com a fase de soldadura
  • Sem material de enchimento
  • As peças são esteticamente perfeitas, muito duráveis e imediatamente prontas para o uso.

Come funziona il processo di saldatura a ultrasuoni

Il processo si basa sulla trasformazione dell’energia elettrica in vibrazioni meccaniche ad alta frequenza tramite un generatore e un trasduttore piezoelettrico. Le vibrazioni, trasmesse al pezzo tramite un sonotrodo, causano attrito molecolare localizzato nella zona di contatto, provocando il riscaldamento e la fusione dei materiali termoplastici. Il giunto si forma rapidamente sotto pressione e si solidifica in modo resistente e duraturo.

Le fasi principali del ciclo includono:

  • Posizionamento dei componenti e applicazione della pressione;
  • Attivazione delle vibrazioni ultrasoniche (20-30-35-40 kHz);
  • Mantenimento della pressione durante la solidificazione;
  • Rilascio e rimozione del pezzo saldato.

Vantaggi rispetto ad altri metodi

I principali vantaggi della saldatura a ultrasuoni includono:

  • Tempi di ciclo estremamente ridotti;
  • Nessun utilizzo di materiali di consumo (colle, viti, solventi);
  • Alta ripetibilità del processo, ideale per la produzione in serie;
  • Ridotti consumi energetici e minimo impatto ambientale;
  • Giunzioni esteticamente pulite e resistenti;
  • Perfetta integrabilità con linee automatizzate e robotizzate.

Applicazioni industriali avanzate

La tecnologia è impiegata in una vasta gamma di applicazioni, con componenti che richiedono precisione, tenuta stagna, pulizia e produttività elevata. Esempi includono:
  • Settore automotive: custodie, sensori, serbatoi, componenti per interni e batterie;
  • Médico: contenitori sterili, filtri, dispositivi diagnostici, sacche e valvole;
  • Embalagem: blister, tappi, doypack, ciuffature estetiche su vaschette e film plastici;
  • Filtração: cartucce, membrane, pannelli filtranti in TNT o polimeri tecnici;
  • Microelettronica: alloggiamenti per circuiti, sensori, capsule;
Tessile tecnico/DPI: mascherine, tute protettive, tessuti sintetici e tessuto non tessuto (TNT).

Direttori di energia: funzione e progettazione

I direttori di energia sono rilievi geometrici inseriti nella zona di giunzione per concentrare le vibrazioni e ottimizzare la fusione. Tipicamente triangolari o piramidali, si progettano in base al materiale, spessore e applicazione. Sono essenziali per materiali amorfi e consigliati anche per polimeri semicristallini, per i quali Sonomax propone soluzioni specifiche e test di saldabilità in laboratorio.

Requisiti in termini di macchine, frequenze e potenze

Le saldatrici a ultrasuoni per termoplastici variano in base all’applicazione. I parametri principali sono:

  • Frequência: 20, 30, 35 o 40 kHz;
  • Poder: da 400 W a oltre 3000 W;
  • Tipo di sonotrodo: titanio, acciaio o alluminio, progettato su misura;
  • Configurazione: presse da banco, sistemi modulari o integrati su linee automatizzate;
  • Software di controllo: regolazione fine dei parametri

La risposta di Sonomax Srl

Con oltre 20 anni di esperienza nella tecnologia ultrasonica, Sonomax Srl progetta e realizza:

  • Generatori, trasduttori, sonotrodi e presse da banco;
  • Sistemi custom per linee produttive complesse;
  • Consulenze progettuali per ottimizzare la saldabilità dei componenti;
  • Prototipazione e test con laboratorio interno;
  • Formazione tecnica e assistenza post-vendita;

Supporto alla certificazione e validazione del processo.

Domande frequenti (FAQ)

Quali materiali sono saldabili?

Polipropilene, polietilene, ABS, policarbonato, PS, PA, bioplastiche e molti altri

Per saldature affidabili e ripetibili sì, ma si valutano in fase progettuale.

Generalmente tra 0,2 e qualche secondo, anche per geometrie complesse.

Sì, se termoplastico. Eseguiamo test su PLA, PHA, PBS e blend bio.

Sì, con interfacce standard e possibilità di integrazione con robot e PLC.

Aplicações industriais da ultra-sonografia

Diretores de energia em soldagem ultra-sônica

A fim de reduzir as áreas de atrito entre as peças, que dificultam o início do processo de fusão, é aconselhável criar protuberâncias geométricas nas próprias peças, conhecidas como diretores de energia, que permitem que o material seja fundido sobre uma área relativamente pequena.

A fim de escolher o mais adequado diretor de energia geometria para sua aplicação, listamos alguns exemplos abaixo e, em qualquer caso, estamos disponíveis para oferecer nossa experiência e conhecimento técnico.

Como mostram as figuras acima, uma secção triangular na junta serve para concentrar a energia do ultra-som de modo que a superfície da junta se dissolva rapidamente.

As juntas comuns que incorporam o uso de um director de energia incluem: juntas de topo, juntas segmentadas e juntas de língua e ranhura.

As juntas acima são recomendadas para peças hermeticamente seladas ou para plásticos que mudam rapidamente do estado sólido para o estado fundido.

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