Ultraschallschweißen in der Kabel Assemblierung

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Ultraschallschweißen in der Kabel Assemblierung

In der modernen Kabelkonfektion/ Kabel Assemblierung spielt die Verbindung von Leitern eine zentrale Rolle für die elektrische und mechanische Qualität der Endprodukte. Das Ultraschallschweißen hat sich hier als hochleistungsfähige Verbindungstechnologie etabliert, insbesondere bei Bündelverbindungen, Kontaktierungen und Materialkombinationen. Der folgende Bericht beleuchtet Vorteile, Nachteile, Kostenaspekte sowie die Integration des Ultraschallschweißens in die Kabelkonfektion.

Einsatz und Funktionsweise in der Kabel Assemblierung

Beim Ultraschallschweißen werden elektrische Leiter – meist aus Kupfer oder Aluminium – mit hochfrequenten mechanischen Schwingungen verbunden. Diese Schwingungen erzeugen Reibung und somit Wärme an der Kontaktstelle, wodurch sich die Litzen plastisch verformen und stoffschlüssig verschweißen. Der Vorgang benötigt kein Lot, keine Chemikalien und keine Vorbehandlung.

Typische Anwendungen in der Kabelkonfektion:

Zusammenschweißen mehrerer Einzellitzen zu einem kompakten Kontaktpunkt

Anschluss von Litzen an Kabelschuhe oder Kontakte

Verbindung von Aluminium- und Kupferleitern (z. B. im Automotive-Leichtbau)

Stromtragfähige Schweißpunkte bei Hochstromanwendungen.

Vorteile in der Kabelkonfektion

✅ Hohe Prozessgeschwindigkeit: Zykluszeiten von < 1 Sekunde ermöglichen hohe Taktzahlen.

✅ Hohe Verbindungsqualität: Geringer Übergangswiderstand, mechanisch belastbar.

✅ Sauberkeit: Keine Flussmittel, kein Lötzinn → sauberer und umweltfreundlicher Prozess.

✅ Prozesskontrolle: Parameter wie Schweißenergie, Amplitude, Druck und Zeit sind exakt steuerbar.

✅ Materialkompatibilität: Verbindung von Cu/Cu, Al/Al und Cu/Al möglich – wichtig bei Mischleitungen.

✅ Kosteneffizienz im Betrieb: Kein Verbrauchsmaterial, geringer Energieeinsatz.

Nachteile und Herausforderungen

⚠️ Hohe Anschaffungskosten: Investitionen in Maschinen und Werkzeuge sind erforderlich.

⚠️ Begrenzte Flexibilität: Anpassung der Sonotrode auf unterschiedliche Querschnitte und Geometrien notwendig.

⚠️ Werkzeugverschleiß: Sonotroden nutzen sich ab und müssen regelmäßig ersetzt werden.

⚠️ Geräuschemission: Schutzmaßnahmen gegen hohe Ultraschallfrequenzen nötig.

⚠️ Materialanforderungen: Reine, oxidfreie Litzenoberflächen erforderlich (z. B. keine Verzinnung).

Kostenaspekte

Maschinenanschaffung:

je nach Ausführung und Fertigungsintegration. ab ca. 25.000,- EUR bis ca. 80.000,- EUR.

Werkzeuge (Sonotroden):

ca. 1.500,- bis 5.000,- EUR (je nach Anwendung von Materialien)

Laufende Kosten:

gering, kaum kein Lot, geringe Energiekosten

Wartungskosten:

regelmässiger Austausch/ Reinigung von Werkzeugen/ Elektroden notwendig.

Automatisierung:

In Serienfertigung sehr schnell, anhand von hohen Taktzeiten.

Integration in die Kabel Assemblierung

Ultraschallschweißsysteme lassen sich sehr gut in manuelle, halbautomatische oder vollautomatisierte Kabelkonfektionslinien integrieren.

Typische Integrationsmöglichkeiten:

Vollautomatische Schweißzellen mit Zuführung, Schweißprozess und Prüfstation

Inline-Prozesse innerhalb eines Fertigungstakts (z. B. nach Ablängen/Abisolieren)

Anbindung an MES-Systeme zur Nachverfolgbarkeit von Schweißparametern (Traceability)

Qualitätssicherung durch Live-Überwachung von Schweißkraft, Energie und Weg

Vorteile der Integration:

Reduzierter Handlingsaufwand

Stabiler Prozess auch bei hohem Durchsatz

Einfacher Wechsel zwischen Produkttypen bei modularen Systemen

Fazit

Das Ultraschallschweißen ist heute Stand der Technik in der professionellen Kabelkonfektion – insbesondere bei hohen Qualitätsanforderungen und mittleren bis großen Stückzahlen. Es ermöglicht schnelle, reproduzierbare und kosteneffiziente Verbindungen, ohne die Nachteile thermischer Verfahren wie Löten oder Crimpen. Die Integration in bestehende Fertigungslinien ist gut realisierbar und unterstützt moderne Anforderungen an Automatisierung und Rückverfolgbarkeit.

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