Ultraschallprozesstechnik

Ultrasonic Processing

Laser Vibrometer helfen Ihnen effiziente Werkzeuge für Ultraschallprozesse zu entwickeln. Vibrometer von Polytec sind bei der FE-Modell-Validierung unverzichtbar und haben sich in vielen
Branchen und Anwendungen, wie beim Drahtbonden, Schweißen oder beim Schneiden von Lebensmitteln bewährt.

 

Entwicklung von Sonotroden

Scanning Vibrometer von Polytec sind bestens geeignet für die Simulationsprüfung von Ultraschall-Schweißwerkzeugen. Systemeigenschaften wie:

  • vollflächige Messungen (1D und 3D)
  • linearer Frequenzgang
  • hohe Bandbreite
  • Geometrie-Import aus CAE-Anwendungen

erlauben eine schnelle Untersuchung der Oberflächenschwingungen auf Gleichförmigkeit.

 

Fallstudie: 3D-Messungen an einer Sonotrode

Messung mit einem PSV-400-3D Scanning Vibrometer:

  • 7.641 Freiheitsgrade / 2.547 Messpunkte
  • Bandbreite: 100 kHz
  • Nominale Betriebsfrequenz: 20 kHz
Sonotrode

 

Die vollständige Schwingform wurden in fünf Teilmessungen erfasst, mit einer Messung für jede der fünf aktiven Oberflächen. Dafür wurde die Sonotrode in einer Aufhängung befestigt. Ein darunterliegender Spiegel sicherte den optischen Zugang zur Unterseite. Die Schwingungsanregung erfolgte breitbandig durch ein Periodic Chirp-Signal vom PSV-Signalgenerator.

Die Objektgeometrie stand in Form von FE-Daten zur Verfügung und wurde einschließlich der Knoten und Elemente in die PSV-Software importiert. Mit einer einfachen Abgleichsprozedur (3D-Abgleich) wurden die numerischen Daten mit dem realen Messobjekt zur Übereinstimmung gebracht, so dass numerisches Modell und Videobild deckungsgleich sind.

Sonotrode
Sonotrode grid

Schwingform bei 20 kHz

Deflection Shape 20kHz

Die gemessene Schwingform bei 20 kHz zeigt eine gut konstruierte Sonotrode. Die schwingende Oberfläche bewegt sich sehr gleichmäßig auf und ab. Es sind fast keine parasitären Moden sichtbar.

Schwingform bei 7 kHz

Deflection Shape at 7kHz

Wenn sich die Frequenz von der Ansteuerungs-Frequenz entfernt, werden andere Moden dominant. Im Beispiel entwickelt die Schwingform bei 7 kHz In-plane-Bewegungen zur schwingenden Oberfläche, die in diesem Fall nicht erwünscht sind.