Taglio a ultrasuoni

Quali materiali si possono tagliare con gli ultrasuoni?

Il taglio a ultrasuoni è particolarmente apprezzato nell'industria alimentare. Ad esempio torte, barrette di dolciumi, formaggio, millefoglie alla crema e wrap vengono facilmente tagliati con la tecnologia a ultrasuoni perché il taglio a ultrasuoni non deforma e non danneggia gli alimenti. La consistenza degli alimenti non influisce quindi sulla precisione del taglio. Possono essere freschi, congelati, friabili, cremosi o composti.

Anche i tessuti tecnici, i non tessuti e le stoffe possono essere tagliati in modo particolarmente efficiente con gli ultrasuoni, in quanto il coltello vibrante durante il taglio non solo separa, ma allo stesso tempo sigilla anche i bordi.

Persino materiali più spessi ed elastici come plastica o gomma, ad esempio guarnizioni per finestre o pneumatici per automobili in produzione, possono essere tagliati senza problemi, perché grazie al ridotto attrito superficiale la lama oscillante scorre attraverso la gomma già alla minima pressione. Il materiale si fonde sull'interfaccia e non oppone quasi alcuna resistenza alla lama.

Come funziona il taglio a ultrasuoni?

Come anche per la saldatura a ultrasuoni, la tecnologia del taglio a ultrasuoni utilizza un sonotrodo. Nel caso del taglio, vengono chiamati sonotrodi di taglio, poiché possiedono una lama affilata. Questa lama a ultrasuoni è infatti tanto tagliente quanto un comune coltello da cucina. Il processo di taglio stesso si basa però su un altro principio. Con il coltello da cucina, l'alimento viene diviso tramite pressione e attrito superficiale. La gomma, ad esempio, non può essere tagliata in questo modo.

Durante il taglio a ultrasuoni, il coltello a ultrasuoni scorre pressoché senza alcuno sforzo attraverso il prodotto grazie alla vibrazione e alla fusione del materiale dovuta agli ultrasuoni. Il prodotto da dividere non oppone praticamente alcuna resistenza alla lama a ultrasuoni vibrante. Pertanto non avviene una deformazione dell'alimento, né la lama rimane incastrata nella gomma. Grazie alla superficie di taglio fusa e al ridotto attrito, il coltello scivola con solo una leggera pressione anche attraverso tessuti con una percentuale di materiale termoplastico.

La fusione avviene unicamente grazie all'energia apportata dagli ultrasuoni. Ciò rappresenta un enorme vantaggio durante il taglio di alimenti, perché in questo modo possono essere tagliati in modo pulito anche gli alimenti sensibili (alla temperatura), come formaggio o torte.

Il taglio a ultrasuoni di alimenti è pertanto anche una tecnologia pulita, perché i residui che rimangono attaccati alla lama vengono scossi via ancora durante il processo di taglio tramite le vibrazioni. Il coltello non si incolla e non si sporca: rimane pulito.

Quali requisiti può soddisfare la tecnologia di taglio a ultrasuoni?

• Con la lama a ultrasuoni si producono tagli lisci e riproducibili, sia che si taglino pellicole in PE, PP o PVC, sia che si affetti formaggio o si porzionino millefoglie alla crema.
• I prodotti, dalle torte cremose fino alla plastica, mantengono la loro forma durante il taglio a ultrasuoni.
• Il taglio a ultrasuoni è adatto per materiali sensibili alla temperatura, in quanto la lama a ultrasuoni fredda non provoca alcun danno termico. Le barrette di cioccolato si sciolgono in mano, ma non durante il taglio a ultrasuoni.
• Grazie alla tecnologia a ultrasuoni, durante il taglio di alimenti, tessuti o plastiche, i tempi di ciclo sono molto brevi. È facile realizzare anche un rapido taglio continuo.
• Per via del principio di funzionamento del taglio a ultrasuoni, in particolare nel caso dei tessuti tecnici, dei non tessuti e delle stoffe, insieme al taglio pulito e preciso ha luogo contemporaneamente anche una sigillatura dei bordi. In questo modo viene impedita la sfrangiatura dei bordi.
• Gli intervalli di manutenzione per la pulizia della lama a ultrasuoni sono molto lunghi. Siccome i materiali non aderiscono, come su un coltello da cucina, bensì la lama a ultrasuoni durante il taglio di alimenti viene sempre pulita grazie alle vibrazioni, i tempi di fermo per la pulizia delle lame e delle superfici si riducono notevolmente.
• Per via del principio tecnologico, il taglio di tessuti risulta un processo molto pulito, dal momento che si determina solo un ridotto sviluppo di polveri.

Come viene integrato il taglio a ultrasuoni nel processo di produzione?

I componenti di taglio a ultrasuoni vengono impiegati in linee di produzione automatizzate e in macchine speciali.

Taglio di alimenti tramite ultrasuoni:

Durante il taglio di alimenti tramite ultrasuoni, in base al layout delle linee di produzione si distingue tra taglio cadenzato e continuo.

Taglio cadenzato

Il taglio cadenzato è adatto ad esempio per porzionare formaggio, torte o pane. In questo caso, un sonotrodo di taglio divide il prodotto con un movimento di corsa verticale in fette o pezzi di pari dimensioni. I componenti a ultrasuoni vengono integrati nell'impianto di taglio.

Taglio continuo

Per un movimento di taglio orizzontale con un taglio verticale attraverso un prodotto, viene impiegato invece il taglio a ultrasuoni continuo. Il coltello a ultrasuoni in questa applicazione è installato in modo fisso e il prodotto si muove, ad esempio su un nastro trasportatore, verso la lama. Il sonotrodo di taglio scorre quindi incontrando poca resistenza e con precisione attraverso il prodotto e lo divide orizzontalmente.

Taglio a ultrasuoni di tessuti tecnici, non tessuti e stoffe:

Il vantaggio principale del taglio a ultrasuoni di tessuti, non tessuti e stoffe è che durante il taglio i bordi si fondono e contemporaneamente vengono sigillati. Ciò riduce al minimo la formazione di polvere.

A differenza del taglio di alimenti, i tessuti vengono non soltanto tagliati a ultrasuoni in modo automatizzato, ma in alcune applicazioni anche manualmente, ad esempio se non è possibile un taglio automatizzato.

Taglio continuo

Un processo di taglio continuo con ultrasuoni può essere realizzato per i tessuti su rotoli. In questo caso i nastri possono essere separati senza fine in linee di automazione tramite sonotrodi di taglio e contemporaneamente sigillati. A seconda del tipo di stoffa e di materiale di base, sono possibili velocità diverse. Il principio viene spiegato in questo video.

Tagli dei contorni

Il tagli dei contorni di non tessuti e stoffe è simile alla tranciatura. Il processo di taglio viene realizzato in questo caso tramite la corsa di tranciatura. Il contorno è stabilito. Come lama viene usato un sonotrodo sagomato in modo corrispondente, che con ogni corsa ritaglia il prodotto su un alloggiamento piano…

… oppure si usa un sonotrodo piatto e la lama, lo stampo per tranciare, viene determinata dalla forma dell'alloggiamento su cui appoggia il prodotto. In questo caso non vengono praticamente posti limiti al contorno. Applicazioni tipiche di questo tipo di taglio a ultrasuoni sono le mascherine chirurgiche e le mascherine filtranti.

Taglio flessibile

Il taglio flessibile a ultrasuoni non consiste nella realizzazione di forme o tagli prestabiliti, bensì nella rimozione di residui di tessuto in eccesso in una fase di pulitura. Questa fase di lavoro è spesso manuale, ma può anche essere facilmente automatizzata. Per il taglio flessibile, o viene fissato il componente e la lama a ultrasuoni scorre intorno al pezzo in plastica oppure viene fissata la lama e il bordo del componente da pulire viene guidato lungo il sonotrodo di taglio.

Un'applicazione tipica del taglio flessibile è la liberazione di pezzi in plastica rivestiti da residui di tessuto sporgenti nel settore automobilistico, ad esempio sui montanti A-B-C.

Vantaggi - Generi alimentari:

Nessuna deformazione
La lama a ultrasuoni scorre con poca pressione attraverso l'alimento. Ciò impedisce deformazioni del prodotto. In questo modo, possono essere tagliate fette particolarmente sottili e precise proprio nel caso di alimenti delicati.

Minima immissione di calore nel prodotto
Il sonotrodo di taglio non si riscalda durante il processo di taglio. Ciò è particolarmente importante per alimenti sensibili alla temperatura, perché nel prodotto viene immesso un quantitativo minimo di calore e l'alimento viene trattato con particolare cura.

Nessun residuo di prodotto sulla lama
Persino col taglio di alimenti collosi, la lama rimane pulita grazie al movimento a ultrasuoni. I tempi di fermo per pulire il coltello possono essere ridotti al minimo, la disponibilità dell'impianto aumenta e i costi calano.

"Save Food": Scarti di produzione minimi
La tecnologia a ultrasuoni è una tecnologia molto precisa, pertanto i tagli sono facilmente riproducibili e così la percentuale di scarti di produzione può essere ridotta al minimo. Inoltre, la lama di taglio che rimane pulita riduce anche gli scarti alimentari dovuti alla produzione.

Vantaggi - Tessuti e plastiche/gomma:

Rapido, praticamente nessuna resistenza
Il taglio a ultrasuoni è una tecnologia veloce. Con poca pressione, la lama scorre senza fatica e rapidamente attraverso il materiale. Grazie al principio della tecnologia a ultrasuoni (vibrazione e plastificazione) la resistenza del materiale è molto bassa, tanto che anche materiali tenaci come la gomma possono essere tagliati con facilità.

Precisione e pulizia
I tagli a ultrasuoni sono riproducibili su vasta scala, sono molto precisi e puliti. La lama a ultrasuoni e i bordi di taglio non si sporcano e non si sviluppa polvere.

Taglio con elevata frequenza di ciclo/velocità
Il taglio a ultrasuoni è un processo rapido: La lama a ultrasuoni realizza, a seconda del materiale e dei requisiti, fino a 120 tagli al minuto, ad esempio nel caso delle etichette di tessuto, oppure 25 metri al minuto nel caso del taglio continuo.

Taglio e sigillatura dei bordi di taglio in una sola fase: nessuna sfrangiatura
I tessuti tecnici, i non tessuti e le stoffe possono essere tagliati e sigillati in una sola fase. I bordi vengono fusi leggermente dagli ultrasuoni, cosicché non si sfilaccino. Ciò non solo garantisce uno sviluppo ridotto di polvere, ma fa anche risparmiare costi e tempo, in quanto i bordi non devono essere più lavorati in una fase successiva.

Taglio e collegamento in una sola fase lavorativa
Se due strati di tessuto sovrapposti slegati devono essere tagliati e saldati tra loro, ciò è realizzabile in una sola fase di lavoro grazie alla tecnologia a ultrasuoni. Grazie alla leggera fusione del tessuto, i due tessuti si uniscono tra loro in modo durevole.

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