Litzenschweißen mit Ultraschall – fit für Industrie 4.0

Die Steuerungs- und Bediensoftware TelsoSplice V4 bietet zukunftssichere Integrations- und Vernetzungsmöglichkeiten und lässt sich intuitiv bedienen. Bild: Telsonic
Litzen werden heute in vielen Branchen mit Ultraschall geschweißt. Die Spanne reicht von der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie über die Luftfahrttechnik bis hin zur Produktion von Haushaltsgeräten. Typische Anwendungen finden sich vor allem in der Vorfertigung, bei der Fertigung von Kabelbäumen am Montagebrett oder bei der Verdichtung von Einzellitzen. Mittlerweile lassen sich moderne Litzenschweißanlagen sogar direkt an das MES (Manufacturing Execution System) des Anwenders anbinden, was die Prozesssicherheit erhöht und die Qualitätssicherung erleichtert.

Litzenschweißen mit Ultraschall gilt immer dann als Mittel der Wahl, wenn zuverlässige elektrische Verbindungen erforderlich sind. Bild: Telsonic
Litzenschweißen mit Ultraschall gilt als Mittel der Wahl, wenn zuverlässige elektrische Verbindungen erforderlich sind.

Litzenschweißen mit Ultraschall gilt immer dann als Mittel der Wahl, wenn zuverlässige elektrische Verbindungen erforderlich sind, z.B. um die hohen Qualitätsstandards der Automobilindustrie zu erfüllen. Die zahllosen Kabel müssen fehlerfrei verbunden sein, um ein Autoleben lang zuverlässig zu funktionieren. In solchen Fällen sprechen für Ultraschallverbindungen sowohl technische als auch wirtschaftliche Argumente. Dazu zählen beispielsweise der niedrige elektrische Widerstand, die Kosteneffizienz und der hohe Korrosionsschutz. Außerdem gibt es inzwischen sehr flexible Schweißanlagen. Kuper-Kupfer- und Kupfer-Aluminium-Kombinationen mit unterschiedlichen Querschnitten können dann beispielsweise auf derselben Maschine geschweißt werden und selbst für auf wenige Millimeter abisolierte Kabel oder verdrillte Leitungen gibt es die passenden Werkzeuge. In der Praxis hat sich das Litzenschweißen mit Ultraschall zudem als sehr zuverlässig und sicher erwiesen, da sich die relevanten Parameter jeweils anwendungsspezifisch einstellen und überwachen lassen. Das ist ab sofort auch in Industrie-4.0-Umgebungen möglich.

Alles vernetzt: Direkte Anbindung ans Fertigungsmanagementsystem

Aufgeräumtes Bildschirmdesign zeigt auf einen Blick alle relevanten Produktionsdaten. Bild: Telsonic
Aufgeräumtes Bildschirmdesign zeigt auf einen Blick alle relevanten Produktionsdaten.

Der Ultraschallspezialist Telsonic hat für seine TelsoSplice-Litzenschweißanlagen die neue Steuerungs- und Bediensoftware TelsoSplice V4 entwickelt. Diese bietet zukunftssichere Integrations- und Vernetzungsmöglichkeiten sowie zahlreiche Funktionen für eine effektive Qualitätssicherung und lässt sich über einen benutzerfreundlichen Touchscreen intuitiv bedienen. Da sich die grafische Darstellung trotz der modernen Designsprache an der bisherigen Bedienoberfläche orientiert, kommen Umsteiger ohne Schulung zurecht. Für den Anwender erschließt die Software einen beachtlichen Mehrwert, denn die Litzenschweißanlagen lassen sich direkt an sein Fertigungsmanagementsystem anschließen. Das gilt in erster Linie für das in der Branche meistgenutzte MES 4Wire CAO von DiIT / Schleuniger. Über die TelsoCON-Schnittstelle ist aber für den Anwender auch die flexible Integration in andere MES möglich. Über die OPC-UA Schnittstelle können eine Vielzahl an Parameter übertragen werden, für Prozessintegrationen von intelligenten Benchtop-Varianten bis zu 100 % Automatisierung.

Sind die Ultraschall-Litzenschweißanlagen dann in das übergeordnete Netzwerk eingebunden, lassen sich Aufträge mit allen technischen Parametern automatisch übermitteln, einschließlich Knotenart und -menge. Die Produktionsdaten sind jederzeit transparent. Alle Parameter und Resultate lassen sich über das Netzwerk teilen und für die Optimierung der Produktionssteuerung nutzen. Der Benutzer hat jederzeit Zugriff auf die Echtzeit-Daten aus der Produktion, kann auf Schweißresultate zugreifen und – z.B. für die Rückverfolgbarkeit – die Daten individuell aufbereitet auf Netzwerklaufwerken oder anderen Speichermedien sichern. Da die Software eine breite Palette von industriellen Etikettendruckern unterstützt, können Etiketten an allen relevanten Produktionsschritten mit den jeweils gewünschten Informationen generiert und gedruckt werden, z.B. nach jeder Schweißung, beim fertigen Kabelbaum und für die jeweilige Charge.

Lastmanagement und Prozessoptimierung

Weitere Möglichkeiten bietet der TelsoProduction Server. Er kommuniziert mit dem MES und den Schweißanlagen. Als intelligentes „Zwischenglied“ vereinfacht er die kundenspezifische Kabelsatzkonfektion und übernimmt das Lastmanagement sowie die Prozessoptimierung. So lassen sich z.B. komplexe Schweißaufträge auf mehrere Anlagen aufteilen oder die Lastverteilung zwischen den Maschinen ausgleichen. Falls bei einer Anlage ein Fehler auftreten sollte, kann dann z.B. eine andere die Aufgabe übernehmen, was Produktionsunterbrechungen vermeidet. Die entsprechenden Parameter werden automatisch übertragen.

Alles im Griff: Qualitätsmanagement und -sicherung

Überprüfen des Litzenmaterials und des -alters. Bild: Telsonic
Überprüfen des Litzenmaterials und des -alters.

Für ein effektives Qualitätsmanagement sind die Ultraschall-Litzenschweißanlagen über die neue Software zudem nahtlos in das Telsonic Quality Control Center (TQCC) integrierbar. Das sorgt für eine sichere Qualitätskontrolle. Knotenprüfungen gehen schnell und einheitlich, wobei sich die Prüfabläufe individuell gestalten lassen. Erst nach bestandener Qualitätsprüfung geht die Produktion weiter. Eventuelle Fehler werden also lange vor der Endprüfung entdeckt, um unnötige Kosten zu vermeiden. Alle Prüfergebnisse werden gespeichert und sind jederzeit abrufbar, was größtmögliche Transparenz gewährleistet. Die Qualitätssicherung fängt beim Litzenschweißen aber schon früher an: Vor der Verarbeitung wird beispielsweise das Material nicht nur auf korrekten Typ, sondern auch auf sein Alter geprüft. Schließlich hat das Alter der Litzen Einfluss auf die Qualität der Schweißverbindung und überlagertes Material sollte nicht zum Einsatz kommen.

Artikelnummer, Strichcode, Litzenaufbau, Material, Leitertyp, etc. werden in der Litzendatenbank erfasst. Bild: Telsonic
Artikelnummer, Strichcode, Litzenaufbau, Material, Leitertyp, etc. werden in der Litzendatenbank erfasst.

In der Litzendatenbank lassen sich dazu alle Litzeninformationen detailliert erfassen und auch aus dem MES sowie dem Schneidebereich automatisch importieren, inklusive Artikelnummer, Strichcode, Litzenaufbau, Material, Leitertyp, etc. Das vermeidet redundante Dateneingaben und vereinfacht die Erstellung neuer Knoten. Pro Knotengeometrie müssen Schweißparameter nur einmal erfasst werden. Wahlweise können die Schweißparameter pro Knoten definiert oder übergreifend z.B. in Abhängigkeit vom Knotenquerschnitt gesetzt werden.

Stabile Produktion und Datenintegrität

Schweißen von Hochvolt-Mehrleiterkabeln. Bild: Telsonic
Schweißen von Hochvolt-Mehrleiterkabeln.

Hinzu kommen weitere Features, die die Produktionssicherheit beim Litzenschweißen erhöhen. Der Panel-PC beispielsweise ist standardmäßig mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) ausgestattet. Er ist dadurch vor Spannungseinbrüchen geschützt, das letzte Schweißergebnis wird auch bei einem Spannungsausfall sicher gespeichert und der PC ordnungsgemäß heruntergefahren. Das gewährleistet die Datenintegrität des installierten Microsoft Windows Betriebssystems und der TelsoSplice-Software. Die Pneumatik der Schweißanlagen wird ebenfalls überwacht. Die automatische Unterdruckerkennung alarmiert bei zu niedrigem oder fehlendem Druck den Bediener und stoppt die Produktion, bis der Fehler behoben ist. Teurer Ausschuss wird so vermieden.

Darüber hinaus bieten die Litzenschweißanlagen zahlreiche Optionen, mit denen sich Produktionssicherheit und Bedienkomfort weiter erhöhen lässt. Mit dem Multi-Wire-Splice-Kit beispielsweise lassen sich Hochvolt-Mehrleiterkabel und verdrillte Datenleitungen einfach und zuverlässig per Ultraschall verschweißen. Um Fehlschweißungen zu zerstören, gibt es einen Schlechtteilschneider. Eine Litzeneinlegehilfe verhindert, dass Litzen nebeneinander liegen und deshalb nicht zuverlässig verschweißt werden. Praxisgerecht ist auch die optionale Schnittstelle zum Schrumpfofen, um Schrumpfparameter zu übermitteln oder die Versiegelung von fehlgeschweißten Knoten zu verhindern. Auch das erhöht die Produktionssicherheit, weil solche Fehler sonst erst bei der Endkontrolle auffallen würden. Die Vernetzung erhöht somit die Effizienz des Litzenschweißens mit Ultraschall.

Über Telsonic
Die Telsonic Gruppe mit Hauptsitz in Bronschhofen (Schweiz) ist seit 1966 mit technologischen Ultraschall-Lösungen in Europa, Amerika und Asien vertreten. Ständige Innovationen tragen dazu bei, dass sich das Unternehmen in vielen Anwendungen einen Vorsprung erarbeitet hat, der den Anwendern Mehrwert bietet. Das inhabergeführte Familienunternehmen mit über 250 hochqualifizierten Mitarbeitern hat sich auf das Kunststoff- und Metallschweißen sowie das Reinigen, Sieben und Schneiden mit Ultraschall spezialisiert. Diese Kompetenzen sind bei aktuellen Trendthemen stark gefragt, z.B. bei Leichtbau, Elektromobilität, Batterieherstellung, Verpackungsindustrie, Medizintechnik und 3D-Druck.

Alle Bilder: Telsonic

Ellen-Christine Reiff

Studium der deutschen Philologie, danach tätig bei Theater und Fernsehen, seit 1986 freie Journalistin beim Redaktionsbüro Stutensee mit Schwerpunkt Optoelektronik, elektrische Antriebstechnik, Elektronik und Messtechnik.

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