Ultralydsskæring

Hvilke materialer kan man skære med ultralyd?

Ultralydsskæring er særligt populær i fødevareindustrien. For eksempel bliver kager, slikbarer, ost, cremekager og wraps ofte skåret med ultralydsteknologi, da ultralydsskæring hverken deformerer eller beskadiger fødevarerne. Fødevarernes konsistens spiller ingen rolle for et præcist snit. De kan være friske, frosne, sprøde, cremede eller sammensatte.

Også tekniske tekstiler, fleece og stoffer kan skæres særligt effektivt med ultralyd, da den vibrerende kniv ikke kun skærer, men samtidig forsegler kanterne.

Selv tykkere og elastiske materialer som kunststoffer eller gummi – for eksempel vinduestætninger eller bildæk under fremstillingen – kan skæres uden problemer, fordi den vibrerende kniv glider gennem gummiet med minimalt tryk på grund af den lave overfladefriktion. Materialet smelter ved grænsefladen og udgør næsten ingen modstand for kniven.

Hvordan fungerer ultralydsskæring?

Som i forbindelse med ultralydssvejsning bruger ultralydssvejsningen en sonotrode. Ved skæringen kaldes den en skæresonotrode, fordi den har en skarp klinge. Denne ultralydsklinge er lige så skarp som en almindelig køkkenkniv. Selve skæringen er dog baseret på et andet princip. Med køkkenkniven skæres fødevaren ved hjælp af tryk og overfladefriktion. Gummi kan for eksempel ikke skæres på denne måde.

Ved ultralydsskæring glider ultralydskniven næsten ubesværet gennem produktet takket være vibrationerne og smeltningen af materialet ved hjælp af ultralyd. Det produkt, der skal deles, yder næsten ingen modstand mod den vibrerende ultralydsklinge. Derfor bliver fødevaren ikke deformeret, og kniven sidder ikke fast i gummiet. Kniven glider også let gennem tekstiler med et termoplastisk indhold takket være de smeltede skæreflader og den lave friktion med kun let tryk.

Smeltningen sker udelukkende ved hjælp af den energi, der tilføres via ultralyd. Det er en stor fordel ved skæring af fødevarer, da også (temperatur-)følsomme produkter som ost eller kager kan skæres rent.

Ultralydskæring af fødevarer er også en ren teknologi, fordi vedhæftninger på kniven rystes af under skæreprocessen på grund af vibrationerne. Kniven bliver ikke klistret eller snavset – den holder sig ren.

Hvilke krav kan ultralyd-skæreteknologien opfylde?

• Ultralydsklingen genererer glatte, reproducerbare snit – uanset om du skærer folier som PE, PP eller PVC, skærer ost i skiver eller portionerer cremekager.
• Produkterne – lige fra de cremede kager til plastik – holder deres form ved ultralydsskæringen.
• Ultralydsskæring egner sig til temperaturfølsomme materialer, da de kolde ultralydsklinger ikke medfører termiske skader. Chokoladebarer smelter i hånden – men ikke ved ultralydsskæring.
• Takket være ultralydsteknologien er takttiderne meget korte ved skæring af fødevarer, tekstiler eller kunststoffer. Det er også let at udføre en hurtig kontinuerlig skæring.
• Takket være ultralydskæringens funktionsprincip opnås der, især ved tekniske tekstiler, fleece og stoffer, samtidig med den rene og præcise skæring også en kantforsegling. Dette forhindrer, at kanterne trævler.
• Vedligeholdelsesintervallerne for ultralydsklingen til rengøringen er meget lange. Da materialerne ikke klæber fast som på en køkkenkniv, men ultralydsklingen ved skæring af fødevarer rengøres igen og igen gennem vibrationer, reduceres nedetiderne til rengøring af skæret og fladerne betydeligt.
• På grund af det teknologiske princip er tekstilskæringen en meget ren proces, da der kun opstår lav støvudvikling.

Hvordan integreres ultralydsskæring i produktionsprocessen?

Ultralyds-skærekomponenterne anvendes i automatiske produktionslinjer og i specialmaskiner.

Skæring af fødevarer med ultralyd:

Ved skæring af fødevarer med ultralyd skelnes der mellem taktbaseret og kontinuerlig skæring afhængigt af produktionslinjernes layout.

Taktstyret skæring

Den taktstyrede skæring er f.eks. velegnet til at skære ost, kager eller brød i portioner. En skæresonotrode deler produktet i ensartede skiver eller stykker med en lodret løftebevægelse. Ultralydskomponenterne integreres i skæreanlægget.

Kontinuerlig skæring

Til en vandret skærebevægelse med et lodret snit gennem et produkt anvendes derimod kontinuerlig ultralydsskæring. I denne applikation er ultralydskniven fast installeret, og produktet bevæger sig – f.eks. på et løbebånd – hen mod kniven. Skæresonotroden glider med lav modstand og præcist gennem produktet og deler det vandret.

Ultralydsskæring af tekniske tekstiler, fleece og stoffer:

Den vigtigste fordel ved ultralydsskæring af tekstiler, fleece og stoffer er, at kanterne smeltes og dermed forsegles under skæringen. Det reducerer støvudviklingen til et minimum.

I modsætning til skæring af fødevarer skæres stoffer ikke kun automatisk, men i nogle tilfælde også manuelt med ultralyd – for eksempel når automatisk skæring ikke er mulig. 

Kontinuerlig skæring 

En kontinuerlig skæreproces med ultralyd kan udføres på tekstiler på ruller. Her kan banerne på de automatiske linjer skæres endeløst og forsegles samtidigt ved hjælp af en skæresonotrode. Afhængigt af stoftype og grundmateriale er der mulighed for forskellige hastigheder.
Vi forklarer princippet i denne video. 

Konturskæring

Konturskæring af fleece og stoffer ligner stansning. Skæreprocessen udføres her ved hjælp af stanseslaget. Konturen er defineret. Som skær anvendes enten en passende formet sonotrode, der skærer produktet ud på en plan holder ved hvert slag …

… eller det drejer sig om en flad sonotrode, og klingen – den såkaldte "stansekniv" – bestemmes af formen på den holder, som produktet ligger på. Der er næsten ingen grænser for konturerne. Typiske anvendelser for denne type ultralydsskæring er hygiejnemasker og filtermasker.

Fleksibel skæring

Fleksibel skæring med ultralyd handler ikke om at udføre foruddefinerede former eller snit, men om at fjerne overskydende stofrester i et rensetrin. Dette arbejdstrin udføres ofte manuelt, men kan også automatiseres. For at opnå fleksibel skæring fastgøres den laminerede komponent enten, og ultralydsklingen glider rundt om kunststofdelen, eller kniven fastgøres, og kanten af den komponent, der skal renses, føres langs skæresonotroden.

En typisk anvendelse for fleksibel skæring er fjernelse af udstikkende stofrester fra beklædte kunststofdele i bilindustrien – for eksempel på A-B-C-søjler. 

Fordele – fødevarer:

Ingen deformation

Ultralydskniven glider let gennem fødevaren med let tryk. Det forhindrer, at produktet deformeres. På den måde kan man skære særligt tynde, præcise skiver, selv af følsomme fødevarer.

Minimal tilførsel af varme til produktet

Skæresonotroden bliver ikke varm under skæreprocessen. Dette er især vigtigt for temperaturfølsomme fødevarer, da produktet kun udsættes for minimal tilførsel af varme og dermed skånes særligt.

Ingen produktrester på kniven

Selv når du skærer i klistrede fødevarer, forbliver kniven ren takket være ultralydsbevægelsen. Driftsstop til rengøring af kniven kan således reduceres til et minimum, anlæggets tilgængelighed øges, og omkostningerne reduceres.

"Save food": Minimalt produktionsaffald

Ultralydsteknologien er en meget præcis teknologi, hvorfor snittene er meget reproducerbare, og mængden af produktionsaffald dermed kan reduceres til et minimum. Desuden reducerer den skærekniv, der forbliver ren, også produktionsrelateret madspild.

Fordele – tekstiler og kunststoffer/gummi:

Hurtigt, næsten ingen modstand

Ultralydsskæring er en hurtig teknologi. Med et let tryk glider kniven hurtigt og ubesværet gennem materialet. Takket være princippet bag ultralydsteknologien – vibration og plastificering – er materialemodstanden meget lav, så selv seje materialer som gummi nemt kan skæres.

Præcis og ren

Snit med ultralyd er i højeste grad reproducerbare og desuden meget præcise og rene. Ultralydsklingen og skærekanterne bliver ikke snavsede, og der opstår næsten ingen støv.

Skæring med høj frekvens/hastighed

Ultralydsskæring er en hurtig proces: Afhængigt af materiale og krav kan ultralydsklingen lave op til 120 snit i minuttet, f.eks. til tekstiletiketter, eller 25 meter i minuttet ved kontinuerlig skæring.

Skæring og forsegling af skærekanterne i ét trin – ingen trævler

Tekniske tekstiler, fleece og stoffer kan skæres og forsegles i én arbejdsgang. Kanterne smeltes let ved hjælp af ultralyd, så de ikke flosser. Dette sikrer ikke kun minimal støvudvikling, men sparer også omkostninger og tid, da kanterne ikke længere skal efterbehandles.

Skæring og sammenføjning i ét arbejdstrin

Hvis to løse lag af stof, der ligger over hinanden, skal skæres og svejses sammen, kan det gøres i ét trin takket være ultralydsteknologi. Den lette påsmeltning af stoffet får de to stoffer til at hænge permanent sammen.

Spørgsmål og svar om ultralydsskæring