Découpe par ultrasons

Quels matériaux peut-on couper avec des ultrasons ?

La découpe par ultrasons est particulièrement appréciée dans l’industrie agroalimentaire. Les industriels emploient volontiers la technologie par ultrasons car elle permet découper facilement des tartes, des barres de confiserie, des fromages, des mille-feuilles et des wraps sans les déformer ni les endommager. La découpe est précise, quelle que soit la consistance de l’aliment. Les aliments peuvent être frais, congelés, friables, crémeux ou assemblés.

Les textiles techniques, les matériaux non-tissés et autres tissus peuvent également être découpés très efficacement par ultrasons, car la lame ne fait pas que séparer ; elle scelle également les bords lors de la découpe.

Même des matériaux élastiques plus épais tels que des matières plastiques ou du caoutchouc - comme lors de la fabrication de joints de fenêtre ou de pneus de voiture – peuvent être découpés sans problème, car la lame vibrante glisse dans le caoutchouc avec une pression minimale compte tenu de la faible friction de surface. Le matériau fond au niveau de la bordure et offre peu de résistance à la lame.

Comment fonctionne la découpe par ultrasons ?

Comme pour le soudage par ultrasons, la technologie de découpe par ultrasons emploie une sonotrode. Dans le cas de la découpe, elle est nommée sonotrode de découpe car elle dispose d’une lame tranchante. Cette lame à ultrasons est aussi affûtée que celle d’un couteau de cuisine. Cependant, le procédé de découpe repose sur un autre principe. Lorsque vous vous servez d’un couteau de cuisine, l’aliment est découpé par la pression et la friction de surface. Mais cela ne fonctionne pas pour découper du caoutchouc, par exemple.

Dans le cas de la découpe par ultrasons, la lame à ultrasons glisse presque sans effort dans le produit grâce à la vibration et à la fusion du matériau par les ultrasons. Le produit à découper n’offre pratiquement aucune résistance à la lame vibrante à ultrasons. Par conséquent, l’aliment n’est pas déformé et la lame ne reste pas bloquée dans le caoutchouc. La lame glisse également dans les textiles contenant une certaine quantité de fibres thermoplastiques avec une légère pression grâce à la fusion des surfaces de coupe et au faible frottement.

La fusion se fait uniquement grâce à l’énergie fournie par les ultrasons. Cela offre un gros avantage pour la découpe de produits alimentaires, car il est ainsi possible de couper proprement des produits sensibles à la température comme le fromage ou les tartes.

La découpe par ultrasons d’aliments est aussi une technologie propre car les résidus sur la lame sont éliminés par la vibration pendant le processus de découpe. La lame ne reste pas collée et ne s’encrasse pas. Elle reste propre.

Quelles sont les exigences auxquelles la technologie de découpe par ultrasons peut répondre ?

• La lame à ultrasons permet d’obtenir des découpes lisses et reproductibles – que vous découpiez des films en PE, PP ou PVC, que vous tranchiez du fromage ou que vous réalisiez des portions de mille-feuilles.
• La découpe par ultrasons permet de conserver la forme des produits, des tartes crémeuses au plastique.
• La découpe par ultrasons convient très bien pour les matériaux sensibles à la température étant donné que la lame à ultrasons froide ne provoque pas de dommages thermiques. Les barres chocolatées fondent dans la main, mais pas lors de la découpe par ultrasons.
• Grâce à la technologie par ultrasons, les temps de cycle sont très courts lors de la découpe d’aliments, de textiles ou de plastiques. Cette technologie permet également une découpe continue rapide.
• Grâce au principe de fonctionnement de la découpe par ultrasons, la découpe nette et précise s’accompagne simultanément d’un scellage des bords, en particulier en ce qui concerne les textiles techniques, les matériaux non-tissés et autres tissus. Cela permet d’éviter que les bords ne s’effilochent.
• Les intervalles d’entretien de la lame à ultrasons sont très longs. Étant donné que la lame à ultrasons est en permanence débarrassée des résidus alimentaires par la vibration et que les matériaux n’adhèrent pas comme sur un couteau de cuisine, les temps d’arrêt pour le nettoyage de la lame et des surfaces sont fortement réduits.
• Ce principe technologique rend la découpe des textiles très propre, puisqu’il n’y a par presque aucun dégagement de poussière.

Comment la découpe par ultrasons s’intègre-t-elle dans le processus de production ?

Les composants de découpe par ultrasons sont employés sur les lignes de production automatisées et dans les machines spéciales.

Découpe de produits alimentaires par ultrasons :

En ce qui concerne la découpe de produits alimentaires par ultrasons, on distingue la découpe cadencée et continue selon l’agencement des lignes de production.

Découpe cadencée

Elle convient par exemple pour réaliser des portions de fromage, de tarte ou de pain. Ce faisant, une sonotrode de découpe divise le produit en tranches ou en morceaux réguliers par un mouvement de levage vertical. Les composants ultrasoniques sont intégrés dans l’installation de découpe.

Découpe continue

Pour un mouvement de coupe horizontal avec une coupe verticale dans un produit, on a recours à une découpe par ultrasons continue. Dans cette application, la lame à ultrasons est fixe et c’est le produit qui se déplace vers la lame, sur un tapis roulant, par exemple. La sonotrode de découpe glisse avec précision et quasiment sans résistance dans le produit et le divise horizontalement.

Découpe par ultrasons de textiles techniques, de matériaux non-tissés et autres tissus :

Le principal avantage dans la découpe par ultrasons de textiles, de matériaux non-tissés et autres tissus, est que les bords fondent simultanément lors de la découpe et sont ainsi scellés. Cela réduit la formation de poussière au minimum.

À l’inverse de la découpe de produits alimentaires, la découpe par ultrasons de textiles ne s’effectue pas seulement de manière automatisée, mais aussi manuellement, dans certaines applications (lorsqu’une découpe automatisée est impossible, par exemple).

Découpe continue

Un processus de découpe par ultrasons continu peut s’effectuer pour les textiles sur rouleaux. Dans ce cas, les bandes peuvent être séparées en continu sur des lignes d’automatisation au moyen d’une sonotrode de découpe. Différentes vitesses sont applicables selon le type de tissu et le matériau de base. Nous vous expliquons le principe dans cette vidéo.

Découpe de contours

La découpe de contours de matériaux non-tissés et de tissus se rapproche du poinçonnage. La découpe est ici réalisée par la course de poinçonnage. Les contours sont définis. En guise de lame, on utilise soit une sonotrode de forme adaptée, qui découpe le produit sur un support plan à chaque course…

… soit une sonotrode plate ; dans ce cas, la lame – « l’emporte-pièce » – est déterminée par la forme du support sur lequel repose le produit. Il n’y a pour ainsi dire aucune limite en termes de contours. La fabrication de masques de protection et de masques filtrants est une application type de ce genre de découpe par ultrasons.

Découpe flexible

La découpe flexible par ultrasons ne vise pas à réaliser des formes ou des découpes prédéfinies, mais à éliminer les chutes de tissus en trop en une seule étape de nettoyage. Cette étape est souvent manuelle, mais elle peut très bien être automatisée. Pour la découpe flexible, la pièce contrecollée est fixée et la lame à ultrasons glisse autour de la pièce en plastique ou la lame est fixée et le bord de la pièce à nettoyer est guidé le long de la sonotrode de découpe.

L’élimination sur les pièces en plastique revêtues de tissus qui dépassent dans l’industrie automobile (sur les montants A-B-C), par exemple, constitue une application type du procédé de découpe flexible.

Avantages - Produits alimentaires :

Aucune déformation
La lame à ultrasons glisse dans l’aliment avec une pression faible, ce qui évite de le déformer. Il est donc possible de réaliser des tranches très fines et précises, même dans le cas d’aliments délicats.

Apport de chaleur minimal dans le produit
La sonotrode de découpe ne chauffe pas pendant la découpe. Ceci est particulièrement important pour les aliments sensibles à la chaleur. L’apport de chaleur minimal dans le produit permet de préserver l’aliment au maximum.

Aucune adhérence du produit à la lame
Même en cas de découpe d’aliments collants, la lame reste propre grâce au mouvement ultrasonique. Les temps d’arrêt pour le nettoyage de la lame peuvent ainsi être réduits au minimum. La disponibilité de l’installation augmente et les coûts diminuent.

«Save Food» : un minimum de déchets de production
La technologie ultrasons est extrêmement précise, les découpes sont donc facilement reproductibles et la part des déchets de production peut ainsi être réduite au minimum. De plus, le fait que la lame reste propre permet de réduire les déchets alimentaires liés à la production.

Avantages - Textiles et matières plastiques/caoutchouc :

Rapidité et presque sans résistance
La découpe par ultrasons est une technologie rapide. La lame glisse rapidement et sans effort dans le matériau, avec très peu de pression. Grâce au principe de la technologie ultrasons (qui repose sur la vibration et la plastification), la résistance du matériau est très faible, de sorte que même les matériaux résistants comme le caoutchouc peuvent être découpés facilement.

Précision et propreté
Les coupes réalisées par ultrasons sont hautement reproductibles, mais aussi propres et très précises. Les lames à ultrasons et les bords de coupe ne s’encrassent pas et l’opération ne produit presque pas de poussière.

Découpe avec une cadence/vitesse élevée
La découpe par ultrasons est un procédé rapide. Selon le matériau et les exigences, la lame à ultrasons peut réaliser jusqu’à 120 découpes par minute, dans le cas d’étiquettes textiles, par exemple, ou 25 mètres par minute, dans le cas d'une découpe continue.

Découpe et scellage des bords en une seule étape – pas d’effilochage
Les textiles techniques, les matériaux non-tissés et autres tissus peuvent être découpés et scellés en une seule étape. Les bords sont légèrement fondus par ultrasons de manière à ne pas s’effilocher. Ainsi, il n’y a presque aucun dégagement de poussière. Cela permet également de gagner du temps et de l’argent, car il n’est plus nécessaire de retravailler les bords.

Découper et assembler en une seule étape
Si deux couches de tissu superposées doivent être découpées et assemblées, cela peut se faire en une seule étape grâce à la technologie ultrasons. En fondant légèrement, les deux tissus sont assemblés de manière durable.

Questions et réponses sur la découpe par ultrasons