{"id":2396,"date":"2026-03-20T11:25:41","date_gmt":"2026-03-20T10:25:41","guid":{"rendered":"https:\/\/g7itchme.wordpress.com\/?p=2396"},"modified":"2026-03-20T11:25:41","modified_gmt":"2026-03-20T10:25:41","slug":"ultraschallschweisen-high-tech-fur-metalle-und-kunststoffe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/technodidact.de\/en\/ultraschallschweisen-high-tech-fur-metalle-und-kunststoffe\/","title":{"rendered":"Ultraschallschwei\u00dfen: High-Tech f\u00fcr Metalle und Kunststoffe"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Einleitung: F\u00fcgen durch Schwingung<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">W\u00e4hrend die meisten Schwei\u00dfverfahren auf hohen Temperaturen und dem Aufschmelzen von Material basieren, verfolgt das Ultraschallschwei\u00dfen einen radikal anderen Ansatz: Es nutzt hochfrequente mechanische Schwingungen, um Materialien im festen Zustand zu verbinden. Keine Flamme, kein Lichtbogen, kein Laser \u2013 nur Schwingungen, Druck und Reibung auf mikroskopischer Ebene. Das Ergebnis ist eine Verbindung, die in Millisekunden entsteht, ohne dass das Material schmilzt oder sich nennenswert erw\u00e4rmt.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Das Ultraschallschwei\u00dfen ist das Standardverfahren f\u00fcr die Kontaktierung von Batteriezellen in der Elektromobilit\u00e4t, f\u00fcr die Verbindung von Kabelb\u00e4umen im Automobilbau, f\u00fcr die Herstellung von Verpackungen und f\u00fcr tausend weitere Anwendungen, bei denen Geschwindigkeit, Sauberkeit und elektrische Leitf\u00e4higkeit entscheidend sind. Dieser Artikel beleuchtet die physikalischen Grundlagen, die technologischen Varianten und die wachsende Bedeutung eines Verfahrens, das an der Schnittstelle zwischen Schwei\u00dftechnik und Elektronikfertigung angesiedelt ist.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Historische Entwicklung: Vom Labor zur Massenfertigung<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die Entdeckung des Ultraschallschwei\u00dfens ist untrennbar mit der Entwicklung der&nbsp;<strong>Ultraschalltechnik<\/strong>&nbsp;in den 1950er Jahren verbunden. Forscher beobachteten, dass sich d\u00fcnne Metallfolien unter dem Einfluss hochfrequenter Schwingungen miteinander verbinden lie\u00dfen \u2013 ohne \u00e4u\u00dfere W\u00e4rmezufuhr. Das erste funktionsf\u00e4hige Ultraschallschwei\u00dfger\u00e4t wurde 1959 von&nbsp;<strong>Jones und Antonevich<\/strong>&nbsp;in den USA entwickelt [1].<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">In den 1960er Jahren fand das Verfahren erste industrielle Anwendungen in der&nbsp;<strong>Elektronikfertigung<\/strong>. Die Verbindung von Aluminium-D\u00fcnndr\u00e4hten auf Siliziumchips (Wire Bonding) wurde zur Schl\u00fcsselanwendung. Gleichzeitig etablierte sich das&nbsp;<strong>Ultraschallschwei\u00dfen von Kunststoffen<\/strong>&nbsp;\u2013 ein Verfahren, das heute in der Verpackungsindustrie dominierend ist.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die 1990er Jahre brachten die Entwicklung leistungsf\u00e4higer&nbsp;<strong>Ultraschallgeneratoren<\/strong>&nbsp;mit digitaler Regelung und die Erweiterung des Verfahrens auf dickere Metallfolien und massive Leiter. Der Durchbruch kam mit der&nbsp;<strong>Elektromobilit\u00e4t<\/strong>&nbsp;ab 2010: Die Kontaktierung von Lithium-Ionen-Batteriezellen (mehrere hundert Zellen pro Fahrzeug) in Millisekunden und mit h\u00f6chster elektrischer Leitf\u00e4higkeit ist nur mit Ultraschallschwei\u00dfen wirtschaftlich zu realisieren [2].<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Heute ist das Ultraschallschwei\u00dfen ein etabliertes Verfahren an der Schnittstelle zwischen mechanischer F\u00fcgetechnik und Elektronikfertigung.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Physik und Technik: Reibung auf mikroskopischer Ebene<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Das Prinzip des Ultraschallschwei\u00dfens ist ebenso einfach wie genial: Zwei Materialien werden unter Druck zusammengepresst. Gleichzeitig werden hochfrequente mechanische Schwingungen (typischerweise 20\u201370 kHz) parallel zur Kontaktfl\u00e4che eingeleitet. Die Schwingungen erzeugen an den Grenzfl\u00e4chen eine mikroskopische Relativbewegung, die zu Reibung, lokaler Erw\u00e4rmung und schlie\u00dflich zur Verschwei\u00dfung f\u00fchrt \u2013 ohne dass das Material insgesamt schmilzt.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die&nbsp;<strong>Prozessparameter<\/strong>&nbsp;sind entscheidend:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Frequenz:<\/strong>\u00a020 kHz (Standard f\u00fcr Metalle), 35 kHz, 40 kHz oder h\u00f6her (f\u00fcr d\u00fcnne Folien und Kunststoffe). H\u00f6here Frequenzen erm\u00f6glichen feinere Prozesse, haben aber geringere Eindringtiefen.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Amplitude:<\/strong>\u00a0Die Auslenkung der Schwingung (typisch 5\u201350 \u00b5m). Gr\u00f6\u00dfere Amplituden erh\u00f6hen die Energieeinbringung, k\u00f6nnen aber zu Besch\u00e4digungen f\u00fchren.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Druck:<\/strong>\u00a0Der Anpressdruck (typisch 100\u2013500 N) h\u00e4lt die F\u00fcgepartner in Kontakt und unterst\u00fctzt den Verschwei\u00dfungsprozess.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Energie (Schwei\u00dfzeit):<\/strong>\u00a0Die eingebrachte Schwingungsenergie (in Wattsekunden) bestimmt die Qualit\u00e4t der Verbindung.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Der Prozess l\u00e4uft in wenigen Millisekunden bis Sekunden ab \u2013 je nach Material und Geometrie.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Der Aufbau einer Ultraschallschwei\u00dfanlage<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Eine moderne Ultraschallschwei\u00dfanlage besteht aus mehreren Kernkomponenten:<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-table\"><table class=\"has-fixed-layout\"><thead><tr><th class=\"has-text-align-left\" data-align=\"left\"><strong>Komponente<\/strong><\/th><th class=\"has-text-align-left\" data-align=\"left\"><strong>Funktion<\/strong><\/th><th class=\"has-text-align-left\" data-align=\"left\"><strong>Material\/Besonderheit<\/strong><\/th><\/tr><\/thead><tbody><tr><td><strong>Generator<\/strong><\/td><td>Erzeugt die hochfrequente elektrische Wechselspannung (20\u201370 kHz).<\/td><td>Digital geregelt; Frequenznachf\u00fchrung (PLL) zur Kompensation von Last\u00e4nderungen; Leistung bis 10 kW.<\/td><\/tr><tr><td><strong>Konverter (Wandler)<\/strong><\/td><td>Wandelt die elektrische Spannung in mechanische Schwingungen (piezoelektrisch oder magnetostriktiv).<\/td><td>Piezoelektrische Wandler (Blei-Zirkonat-Titanat \u2013 PZT) sind heute Standard; hohe Effizienz.<\/td><\/tr><tr><td><strong>Booster<\/strong><\/td><td>Mechanischer Verst\u00e4rker oder Abschw\u00e4cher; \u00fcbertr\u00e4gt und transformiert die Amplitude.<\/td><td>Titanlegierungen (z.B. Ti-6Al-4V); auf die Anwendung abgestimmte Geometrie.<\/td><\/tr><tr><td><strong>Sonde (Sonotrode)<\/strong><\/td><td>\u00dcbertr\u00e4gt die Schwingungen auf das Werkst\u00fcck.<\/td><td>Speziell geformt f\u00fcr die Anwendung; verschlei\u00dffest beschichtet (z.B. Hartchrom, Diamant); oft individuell gefertigt.<\/td><\/tr><tr><td><strong>Amboss (Gegenelektrode)<\/strong><\/td><td>Nimmt das Werkst\u00fcck auf und h\u00e4lt es unter Druck.<\/td><td>Pr\u00e4zisionsgefertigt; oft aus Hartmetall oder Werkzeugstahl.<\/td><\/tr><tr><td><strong>Pneumatik\/Servo<\/strong><\/td><td>Erzeugt den Anpressdruck und steuert die Bewegung.<\/td><td>Servoelektrische Antriebe erm\u00f6glichen die pr\u00e4zise Steuerung von Kraft und Absenkweg.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Metall-Ultraschallschwei\u00dfen: F\u00fcr Leiter und Folien<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Das Ultraschallschwei\u00dfen von Metallen unterscheidet sich grundlegend vom Schwei\u00dfen von Kunststoffen. Es wird eingesetzt f\u00fcr:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Folienverbindungen:<\/strong>\u00a0Mehrere Lagen d\u00fcnner Metallfolien (Aluminium, Kupfer, Nickel) werden miteinander verschwei\u00dft \u2013 Standard in der Batteriekontaktierung (Stacking von Elektrodenfolien).<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Draht-Bonding:<\/strong>\u00a0Aluminium- oder Golddr\u00e4hte (20\u2013500 \u00b5m Durchmesser) werden auf Halbleiterchips oder Leiterplatten kontaktiert \u2013 Standard in der Halbleiterfertigung.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Massivleiter:<\/strong>\u00a0Gr\u00f6\u00dfere Leiterquerschnitte (bis 100 mm\u00b2) werden mit Anschlusskabeln oder Busbars verbunden \u2013 in der Elektromobilit\u00e4t und Leistungselektronik.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die&nbsp;<strong>Besonderheiten<\/strong>&nbsp;des Metall-Ultraschallschwei\u00dfens:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Keine Schmelze:<\/strong>\u00a0Die Verbindung entsteht im festen Zustand (Solid-State). Es gibt keine Erstarrungsfehler wie Poren oder Risse.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Geringe W\u00e4rmeeinbringung:<\/strong>\u00a0Die Umgebung des F\u00fcgebereichs bleibt kalt; thermische Sch\u00e4den an empfindlichen Komponenten (Batteriezellen, Halbleiter) werden vermieden.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Hohe elektrische Leitf\u00e4higkeit:<\/strong>\u00a0Die Verbindung ist metallisch rein; \u00dcbergangswiderst\u00e4nde sind extrem niedrig (im Mikroohm-Bereich).<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Verbindung artfremder Materialien:<\/strong>\u00a0Aluminium mit Kupfer, Aluminium mit Nickel, Kupfer mit Nickel \u2013 problemlos m\u00f6glich, da keine intermetallischen Phasen in st\u00f6render Dicke entstehen.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die&nbsp;<strong>Schwei\u00dfbarkeit<\/strong>&nbsp;h\u00e4ngt stark von der Materialkombination und der Geometrie ab. Aluminium (weich, gut schwei\u00dfbar) und Kupfer (z\u00e4her, h\u00f6here Energie erforderlich) sind die Standardwerkstoffe. Titan und Nickel sind ebenfalls gut schwei\u00dfbar. Hochfeste St\u00e4hle oder spr\u00f6de Materialien sind dagegen schwierig oder nicht geeignet.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Kunststoff-Ultraschallschwei\u00dfen: Die Standardl\u00f6sung<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Das Ultraschallschwei\u00dfen von Kunststoffen ist das am weitesten verbreitete Verfahren in diesem Bereich. Es wird eingesetzt f\u00fcr:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Spritzgussbauteile:<\/strong>\u00a0Geh\u00e4use, Deckel, Anbauteile werden ohne Klebstoff oder mechanische Verbindung gef\u00fcgt.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Verpackungen:<\/strong>\u00a0Blisterverpackungen, Becher, Folienverschl\u00fcsse \u2013 in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Textilien und Vliesstoffe:<\/strong>\u00a0Verbindung von Filtern, Windeln, medizinischen Masken.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die&nbsp;<strong>Prozessf\u00fchrung<\/strong>&nbsp;unterscheidet sich vom Metallschwei\u00dfen:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Energierichtungsgeber (ERG):<\/strong>\u00a0Eine geometrische Struktur (Spitze, Steg) auf dem Bauteil konzentriert die Schwingungsenergie und erm\u00f6glicht ein kontrolliertes Aufschmelzen.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Nahfeld- vs. Fernfeld-Schwei\u00dfen:<\/strong>\u00a0Im Nahfeld (Abstand &lt;6 mm) wird die Energie direkt in die F\u00fcgezone eingeleitet; im Fernfeld (&gt;6 mm) wird die Energie durch das Bauteil geleitet \u2013 nur m\u00f6glich bei steifen, verlustarmen Kunststoffen.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Amorphe vs. teilkristalline Kunststoffe:<\/strong>\u00a0Amorphe Kunststoffe (PS, ABS, PC) sind gut ultraschallschwei\u00dfbar, da sie einen breiten Schmelzbereich haben. Teilkristalline Kunststoffe (PP, PE, PA) erfordern h\u00f6here Energie und pr\u00e4zisere Prozessf\u00fchrung.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Einsatzgebiete: Von der Batterie bis zur Verpackung<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Das Ultraschallschwei\u00dfen ist in zahlreichen Branchen etabliert:<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-table\"><table class=\"has-fixed-layout\"><thead><tr><th class=\"has-text-align-left\" data-align=\"left\"><strong>Branche<\/strong><\/th><th class=\"has-text-align-left\" data-align=\"left\"><strong>Anwendung<\/strong><\/th><th class=\"has-text-align-left\" data-align=\"left\"><strong>Werkstoffe<\/strong><\/th><th class=\"has-text-align-left\" data-align=\"left\"><strong>Besonderheit<\/strong><\/th><\/tr><\/thead><tbody><tr><td><strong>Elektromobilit\u00e4t<\/strong><\/td><td>Kontaktierung von Lithium-Ionen-Batteriezellen (Folienstapel mit Anschlussfahnen), Verbindung von Busbars, Leiterkabel<\/td><td>Aluminium, Kupfer, Nickel<\/td><td>H\u00f6chste St\u00fcckzahlen; extrem niedrige \u00dcbergangswiderst\u00e4nde; thermische Entkopplung von der empfindlichen Zelle<\/td><\/tr><tr><td><strong>Halbleiterfertigung<\/strong><\/td><td>Wire Bonding (Drahtkontaktierung) von Chips, Verbindung von Leistungsmodulen<\/td><td>Aluminium, Gold, Kupfer (Dicke 20\u2013500 \u00b5m)<\/td><td>Pr\u00e4zision im Mikrometerbereich; Reinraumanforderungen; extrem hohe Zuverl\u00e4ssigkeit<\/td><\/tr><tr><td><strong>Automobilbau<\/strong><\/td><td>Kabelb\u00e4ume (Quetschverbindungen), Sensoren, Steuerger\u00e4tegeh\u00e4use, Lichtsysteme<\/td><td>Kupfer, Aluminium, Kunststoffe<\/td><td>Roboterintegrierte Anlagen; hohe Taktzahlen; Prozess\u00fcberwachung<\/td><\/tr><tr><td><strong>Konsumg\u00fcter<\/strong><\/td><td>Geh\u00e4use von Rasierern, Zahnb\u00fcrsten, Elektroger\u00e4ten, Spielzeug<\/td><td>ABS, PC, PS, Mischverbindungen<\/td><td>Sichtnaht ohne Klebstoff; recyclinggerechte Verbindungen<\/td><\/tr><tr><td><strong>Verpackungsindustrie<\/strong><\/td><td>Blisterverpackungen, Becherverschl\u00fcsse, Tuben, Filter<\/td><td>PP, PE, PET, Vliesstoffe<\/td><td>H\u00f6chste Geschwindigkeiten (&gt;200 Takte\/min); lebensmittelrechtliche Zulassung<\/td><\/tr><tr><td><strong>Medizintechnik<\/strong><\/td><td>Sterile Verpackungen, chirurgische Instrumente (einmalig), Filter, Diagnostik-Kassetten<\/td><td>Spezielle medizintaugliche Kunststoffe<\/td><td>Reinraumanforderungen; dokumentierte Prozesse; Validierungspflicht<\/td><\/tr><tr><td><strong>Luft- und Raumfahrt<\/strong><\/td><td>Strukturverbindungen in Leichtbauweise (Kunststoff-Metall-Hybride)<\/td><td>Titan, Aluminium, CFK (Kohlefaser-Kunststoff)<\/td><td>Sonderanwendungen; Forschung und Entwicklung<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Kontroversen und Grenzen: Die Herausforderungen der Schwingung<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Trotz seiner beeindruckenden F\u00e4higkeiten hat das Ultraschallschwei\u00dfen klare Grenzen. Die gr\u00f6\u00dfte Einschr\u00e4nkung ist die&nbsp;<strong>Bauteilgr\u00f6\u00dfe<\/strong>. Da die Schwingungsenergie \u00fcber die Sonotrode in das Bauteil eingeleitet wird, sind die Abmessungen begrenzt. F\u00fcr gro\u00dfe Bauteile (z.B. ganze Geh\u00e4use) ist das Verfahren nicht geeignet \u2013 hier kommen alternative Verfahren (Vibrationsschwei\u00dfen, Laser) zum Einsatz.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die&nbsp;<strong>Sonotroden- und Ambossgeometrie<\/strong>&nbsp;ist anwendungsspezifisch. Jede neue Bauteilgeometrie erfordert die Entwicklung und Fertigung einer neuen Sonotrode \u2013 ein kosten- und zeitintensiver Prozess. Die Standzeit der Sonotroden ist begrenzt; sie unterliegen einem kontinuierlichen Verschlei\u00df, der die Prozessqualit\u00e4t beeintr\u00e4chtigen kann.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die&nbsp;<strong>Prozess\u00fcberwachung<\/strong>&nbsp;ist anspruchsvoll. Da der Prozess im Millisekundenbereich abl\u00e4uft, sind herk\u00f6mmliche Qualit\u00e4tssicherungsmethoden (visuelle Pr\u00fcfung, zerst\u00f6rende Pr\u00fcfung) nicht ausreichend. Moderne Anlagen setzen daher auf&nbsp;<strong>Prozessmonitoring<\/strong>&nbsp;in Echtzeit:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Leistungs\u00fcberwachung:<\/strong>\u00a0Die w\u00e4hrend des Prozesses aufgenommene elektrische Leistung wird mit einem Referenzprofil verglichen.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Weg-Zeit-\u00dcberwachung:<\/strong>\u00a0Bei servogesteuerten Anlagen wird der Absenkweg \u00fcberwacht; Abweichungen deuten auf Fehler hin.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Frequenzanalyse:<\/strong>\u00a0Ver\u00e4nderungen in der Resonanzfrequenz des Systems zeigen Verschlei\u00df oder Fehlstellungen an.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Eine weitere Herausforderung ist die&nbsp;<strong>Empfindlichkeit gegen\u00fcber Toleranzen<\/strong>. Bereits geringe Abweichungen in der Bauteilgeometrie (z.B. durch Spritzgussschwankungen) k\u00f6nnen zu unzureichenden Verbindungen f\u00fchren. Die Bauteile m\u00fcssen daher mit engen Toleranzen gefertigt oder mit speziellen F\u00fchrungen in der Anlage positioniert werden.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Prozessentwicklung und Simulation<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die Entwicklung eines Ultraschallschwei\u00dfprozesses ist ein iterativer Prozess. Typische Schritte sind:<\/p>\n\n\n\n<ol start=\"1\" class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Materialpr\u00fcfung:<\/strong>\u00a0Schwei\u00dfbarkeit der Werkstoffe pr\u00fcfen; Einfluss von Verunreinigungen, Beschichtungen.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Sonotroden- und Ambossdesign:<\/strong>\u00a0Konstruktion der Geometrie; FEM-Simulation der Schwingungsausbreitung zur Vermeidung von Knotenstellen und Spannungsspitzen.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Parameteroptimierung:<\/strong>\u00a0Variation von Amplitude, Druck, Energie\/Zeit; Pr\u00fcfung der Verbindungsqualit\u00e4t (Zugversuch, Querschliff, elektrischer Widerstand).<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Prozessvalidierung:<\/strong>\u00a0Nachweis der Prozessf\u00e4higkeit (CpK) unter Serienbedingungen; Dokumentation nach ISO 9001 oder IATF 16949 (Automobil).<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die&nbsp;<strong>FEM-Simulation<\/strong>&nbsp;(Finite-Elemente-Methode) spielt eine zunehmende Rolle. Sie erm\u00f6glicht die Vorhersage von Schwingungsamplituden, Spannungen und der Temperaturverteilung im Bauteil \u2013 und reduziert so die Zahl der aufwendigen Versuche [3].<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Ausblick: Ultraschall 4.0<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Das Ultraschallschwei\u00dfen befindet sich in einer dynamischen Entwicklung. Drei Trends sind bestimmend:<\/p>\n\n\n\n<ol start=\"1\" class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Digitalisierung und Industrie 4.0:<\/strong>\u00a0Moderne Ultraschallgeneratoren sind vollst\u00e4ndig digital und vernetzt. Jeder Schwei\u00dfprozess wird l\u00fcckenlos dokumentiert; Parameter k\u00f6nnen aus der Cloud geladen oder zentral verwaltet werden. Die\u00a0<strong>Predictive Maintenance<\/strong>\u00a0(vorausschauende Wartung) analysiert die Prozessdaten und sagt den Verschlei\u00df von Sonotrode und Generator voraus.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Servoelektrische Antriebe:<\/strong>\u00a0Pneumatische Antriebe werden zunehmend durch\u00a0<strong>servoelektrische Systeme<\/strong>\u00a0ersetzt. Sie erm\u00f6glichen die pr\u00e4zise Steuerung von Kraft und Absenkweg \u00fcber den gesamten Prozess \u2013 eine Voraussetzung f\u00fcr die Kontaktierung empfindlicher Batteriezellen und f\u00fcr komplexe Kunststoffgeometrien.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Neue Anwendungsfelder:<\/strong>\u00a0Die\u00a0<strong>Elektromobilit\u00e4t<\/strong>\u00a0treibt die Entwicklung zu h\u00f6heren Leistungen (bis 20 kW) und gr\u00f6\u00dferen Leiterquerschnitten (bis 200 mm\u00b2) voran. Das\u00a0<strong>Ultraschallschwei\u00dfen von Kupfer<\/strong>\u00a0mit hohen Querschnitten f\u00fcr Ladeinfrastruktur und Leistungselektronik ist ein Wachstumsfeld. Auch das\u00a0<strong>Ultraschallschwei\u00dfen von CFK (Kohlefaser-Kunststoff)<\/strong>\u00a0mit Metall wird zunehmend erforscht \u2013 ein Schl\u00fcssel f\u00fcr den Leichtbau der Zukunft [4].<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Hybridverfahren:<\/strong>\u00a0Die Kombination von Ultraschall mit anderen F\u00fcgeverfahren (z.B. Laser, Kleben) erm\u00f6glicht die Verbindung von Materialien, die mit einem einzelnen Verfahren nicht oder nur unzureichend gef\u00fcgt werden k\u00f6nnen. Das\u00a0<strong>Ultraschall-unterst\u00fctzte Reibschwei\u00dfen<\/strong>\u00a0und das\u00a0<strong>Ultraschall-Laser-Hybridschwei\u00dfen<\/strong>\u00a0befinden sich in der Entwicklung.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Das Ultraschallschwei\u00dfen ist ein Verfahren, das die Verbindung von Metallen und Kunststoffen auf v\u00f6llig neue Weise erm\u00f6glicht. Es wird in einer Welt, die nach immer kleineren, leichteren und leistungsf\u00e4higeren elektronischen Systemen verlangt, weiter an Bedeutung gewinnen.<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator has-alpha-channel-opacity\" \/>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Quellen:<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">[1] DVS \u2013 Deutscher Verband f\u00fcr Schwei\u00dfen und verwandte Verfahren e.V.:&nbsp;<em>Merkblatt DVS 2210: Ultraschallschwei\u00dfen von Metallen und Kunststoffen \u2013 Grundlagen und Anwendungen<\/em>. DVS Media GmbH, D\u00fcsseldorf, 2021.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">[2] Graff, Karl F.:&nbsp;<em>Ultrasonic Welding of Metals<\/em>. In:&nbsp;<em>Welding Fundamentals and Processes<\/em>. ASM International, Materials Park (Ohio), 2011.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">[3] DIN EN ISO 18081:&nbsp;<em>Zerst\u00f6rungsfreie Pr\u00fcfung \u2013 Ultraschallpr\u00fcfung \u2013 Charakterisierung von Schwei\u00dfn\u00e4hten<\/em>. Beuth Verlag, Berlin, aktuellste Fassung.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">[4] American Welding Society (AWS):&nbsp;<em>Ultrasonic Welding \u2013 C7.2 Standard<\/em>. AWS, Miami, 2022.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Einleitung: F\u00fcgen durch Schwingung W\u00e4hrend die meisten Schwei\u00dfverfahren auf hohen Temperaturen und dem Aufschmelzen von Material basieren, verfolgt das Ultraschallschwei\u00dfen einen radikal anderen Ansatz: Es nutzt hochfrequente mechanische Schwingungen, um Materialien im festen Zustand zu verbinden. Keine Flamme, kein Lichtbogen, kein Laser \u2013 nur Schwingungen, Druck und Reibung auf mikroskopischer Ebene. 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