Ostatní výroba a technologie | 1. 10. 2018

Uživatelské výrobky Prothelis

Robustní zařízení ke sledování domácích zvířat, s citlivým vnitřním vybavením

Ultrazvukové svařování je vhodnou technologií ke spojování pouzdra odolného proti vodě a prachu nového lokalizačního přístroje s názvem GRETA. Hardware i s citlivou anténou je poté dobře chráněn, dokonce i v blátivém terénu a při koupání v přírodních nádržích.

Pro svůj inovativní výrobek GRETA hledal start-up Prothelis z Düsseldorfu vhodný způsob spojování a zvažoval nejrůznější mechanické a tepelné metody. Požadavky na proces byly dané:
• rychlost;
• bezpečnost, na ochranu vnitřní elektroniky;
• pevnost a těsnost dle IP 67.

Pouzdro výrobku GRETA je vyrobeno z ABS (Akrylonitrilbutadienstyren). Na základě počtu kusů, požadovaných dob cyklu a materiálu se společnost rozhodla pro ultrazvukové svařování a jako vhodného dodavatele spojovací techniky zvolila firmu Herrmann Ultrazvuk.

Obrázek 01: Inovativní všestranné sledovací zařízení GRETA je vyrobeno z ABS.

Obrázek 02: Sledovací zařízení GRETA – desky s plošnými spoji a anténa ve vnitřní části musí být během procesu výroby chráněny.

Je to vůbec možné?
Aby bylo možné při ultrazvukovém svařování nových dílů rychle dosáhnout vypovídajících výsledků blížících se podmínkám sériové výroby, nabízí společnost Herrmann Ultrazvuk možnost zkušebního svařování libovolného materiálu nebo kombinace materiálů a se všemi běžnými provedeními návarových hran. Svařování v blízkém nebo vzdáleném poli je možné v závislosti na tom, v jaké vzdálenosti se bude u budoucího plastového dílu nacházet spojovací plocha sonotrody od návarové hrany. Při zkouškách se pomocí vysokorychlostní kamery prověřuje průběh tavení a možné účinky vrubu a také pevnost v tahu a zatížení krutem.

Neobvyklý test s hračkou
První zkoušky projektu Prothelis byly provedeny na neobvyklém zkušebním vzorku – musela posloužit hračka v podobě slona. Skutečné vzorky ve formě skořepin ještě nebyly k dispozici a standardní zkušební vzorky společnosti Herrmann byly příliš malé. Zkoušek se v laboratoři společnosti Herrmann Ultrazvuk účastnila rovněž firma Prothelis a proměřovala citlivou elektroniku před procesem svařování a po něm. Ovlivní ji nějakým způsobem 20 kHz, tedy 20 000 pohybů za sekundu? Měření po provedení svařování potvrdila bezvadnou funkci elektroniky. Další pokusy se skutečnými vzorky prokázaly těsnost sledovacího zařízení 2 bary, což odpovídá hloubce vody 20 metrů. Společnost Prothelis proto schválila ultrazvukové svařování jako spojovací technologii.

Svazky ultrazvukových vln ve stupňovité návarové hraně
Výhodou ultrazvukového svařování je cílené soustředění energie. K zaostření ultrazvukových vln mají díly takzvané návarové hrany (ERG), což jsou špičky nebo hrany, které jsou hned od začátku konstruovány a vstřikovány. Bodový nebo čárový kontakt brání plošnému spojení. Tavenina se vytvoří v kontaktních místech ERG přímo mezi díly. U mnoha součástí je správné utvoření návarové hrany nezbytně nutné pro spolehlivé vedení procesu. Jaká návarová hrana bude zvolena závisí na:
• geometrii součástí (tloušťka stěny);
• vlastnostech materiálu (amorfní nebo polokrystalický);
• plnivech (např. skleněná vlákna);
• požadavcích na pevnost a odolnost v průtlaku.

U lokalizačního zařízení GRETA se používá stupňovitá návarová hrana. Tento typ návarové hrany lze snadno provést a vytváří pevné spoje s vyšší střihovou a tažnou silou. Navíc pomáhá při samostředění součástí v procesu spojování.

Zeptali jsme se diplomovaného průmyslového designera Haralda Kuhna, technického ředitele společnosti Prothelis, jak se ve fázi návrhu hledají průmysloví partneři?

Pane Kuhne, jak jste našli správnou metodu spojování?
Harald Kuhn: Ve fázi vývoje jsme nejprve ověřovali mechanické metody, jako je lepení, šroubování nebo zacvaknutí. Pak v průběhu rozhovorů s různými dodavateli a potenciálními výrobci našich poloskořepin padlo klíčové slovo „ultrazvukové svařování“. Výhody zněly slibně, především nám šlo o vodotěsnost a prachotěsnost, ale velkou roli hrály rovněž doby cyklů.

Obrázek 03: Předběžné zkoušky na prototypu se stupňovitou návarovou hranou.

Obrázek 04: Svařená stupňovitá návarová hrana: dobře je patrné velmi pevné těsné spojení.

Obrázek 05: Svařovací nástroj sonotroda ukazuje na negativ svařovaného dílu.

Proč jste se rozhodli pro společnost Herrmann Ultrazvuk?
Harald Kuhn: Hledali jsme na internetu a narazili na společnost Herrmann Ultrazvuk, jejíž webové stránky nám poskytly velmi dobré prvotní informace. Hned jsme si padli do oka a překvapila nás také vysoká úroveň poradenství ze strany společnosti Herrmann – jak při prvních setkáních s panem Dirkem Loiblem, tak i v laboratoři společnosti Herrmann, kde nás doprovázel pan Norbert Friedrich. Byli jsme velmi spokojeni – s úspěšnými prvními pokusy a s pomocí při navržení koncepce poloskořepin tak, aby byly pro ultrazvukové svařování vhodné.


Co je dobré vědět:
Prothelis je slibná začínající společnost s chytrým nápadem: univerzální lokalizační zařízení GRETA. Global Realtime Emergency Tracking Allrounder je dokonalým společníkem pro osoby se speciální potřebou ochrany. Je také vhodný ke sledování polohy domácích a užitkových zvířat a rovněž k zabezpečení cenností. Systém pracuje se dvěma satelitními systémy GPS a Glonass. Uživatelé zařízení GRETA mohou prostřednictvím aplikace například v reálném čase zaměřit polohu svého čtyřnohého miláčka – a to téměř všude na světě. Navíc lze definovat virtuální ploty (Geofences). Jakmile sledovací zařízení opustí hranice těchto virtuálních zón, je překročena jeho předem nastavená rychlost nebo teplota, odešle se do chytrého telefonu zpráva push nebo je uživatel telefonicky vyrozuměn 24hodinovou poplachovou službou. Ne náhodou zní moto společnosti „protecting life“. Další informace najdete na: www.prothelis.de.


Herrmann Ultrazvuk s. r. o.,
Tech-Center Brno
Areál Slatina – Tuřanka 115, 627 00 Brno
Tel. +420 532 123 057
www.herrmannultrazvuk.com