Ultraljudsskärning

Vilka material kan man skära med ultraljud?

Ultraljudsskärning är särskilt populärt i livsmedelsindustrin. Tårtor, chokladbitar, bakelser, ost och wraps är exempel på livsmedel där ultraljudsteknik gärna används eftersom ultraljudsskärning varken deformerar eller skadar livsmedlet. Livsmedlets konsistens spelar ingen roll för ett exakt snitt. Livsmedlet kan vara färskt, fryst, sprött, krämigt eller sammansatt.

Även tekniska textilier, nonvowen och väv kan skäras mycket effektivt med ultraljud eftersom den vibrerande kniven inte bara skär utan även förseglar kanterna.

Till och med tjocka och elastiska material som plast och gummi – till exempel vid tillverkning av tätningslister eller bildäck, kan enkelt skäras på grund av den låga friktionen som gör att den vibrerande kniven glider genom gummit redan vid minimalt tryck. Materialet smälter i gränsytorna och erbjuder så gott som inget motstånd för kniven.

Hur fungerar ultraljudsskärning?

Precis som vid ultraljudssvetsning använder ultraljudsskärning en sonotrod. Vid skärning kallas den skärsonotrod eftersom den har en vass klinga. Ultraljudsklingan är lika vass som en vanlig kökskniv. Men själva skärförloppet bygger på en annan princip. Kökskniven delar livsmedlet genom tryck och ytfriktion. Men till exempel gummi kan inte skäras på det sättet.

Vid ultraljudsskärning glider kniven genom produkten, nästan helt utan motstånd, tack vare vibrationerna och materialets smältning. Produkten som ska delas erbjuder knappt något motstånd alls för ultraljudskniven. Därför deformeras inte livsmedlet och kniven fastnar inte i gummit. Även i textilier med termoplastiskt innehåll glider kniven igenom med minimalt tryck tack vare den smälta snittytan och den låga friktionen.

Smältningen sker endast med den energi som ultraljudet tillför. Det innebär en stor fördel vid skärning av livsmedel eftersom även temperaturkänsliga produkter som ost och bakelser kan skäras utan problem.

Ultraljudsskärning av livsmedel är därför också en ren teknik då ingen fastnar på kniven på grund av vibrationerna. Kniven varken klibbar eller förorenas – den hålls ren.

Vilka krav kan uppfyllas genom ultraljudsskärning?

• Ultraljudskniven åstadkommer släta, reproducerabara snitt, vid skärning av PE-, PP- eller PVC-film, skivning av ost eller portionering av bakelser.
• Produkterna – från krämiga bakelser till plaster – behåller sin form vid ultraljudsskärning.
• Ultraljudsskärning är perfekt för temperaturkänsliga material eftersom ultraljudskniven inte orsakar några värmeskador. Chokladbitar smälter i handen, men inte vid skärning med ultraljud.
• Vid ultraljudsskärning av livsmedel, textiler och plaster blir cyklerna mycket korta. Även snabb kontinuerlig skärning utförs enkelt.
• Särskilt vid skärning i tekniska textilier som nonvowen och väv sker även en kantförsegling tack vare ultraljudsskärningens funktionsprincip. På så sätt förhindras att kanterna fransar.
• Underhållsintervallen för rengöring av ultraljudsniven är mycket långa. Eftersom inget material fastnar på ultraljudskniven till skillnad från en vanlig kniv, och ultraljudskniven hålls ren på grund av vibrationerna, reduceras stilleståndstiderna för rengöring av kniven och ytorna till ett minimum.
• Den tekniska principen gör textilskärning till ett mycket rent förlopp eftersom det knappt bildas något damm

Hur integreras ultraljudsskärning i produktionsprocessen?

Komponenter för ultraljudsskärning förekommer i automatiserade produktionslinjer och specialmaskiner.

Skärning av livsmedel med ultraljud:

Vid ultraljudsskärning av livsmedel i produktionslinjer skiljer man mellan pulsstyrd och kontinuerlig skärning.

Pulsstyrd skärning

Pulsstyrd skärning är perfekt för exempelvis portionering av ost, bakelser och bröd. I detta fall skär ultraljudskniven produkten i jämnstora skivor eller bitar genom en vertikal slagrörelse. Ultraljudskomponenterna är integrerade i skäranläggningen.

Kontinuerlig skärning

För horisontell skärrörelse med vertikalt snitt genom produkten används kontinuerlig ultraljudsskärning. I denna applikation är ultraljudskniven fast monterad och produkten rör sig mot kniven, till exempel på ett transportband. Skärsonotroden glider exakt och utan motstånd genom produkten och delar den horisontellt.

Ultraljudsskärning av tekniska textilier, nonvowen och väv:

Den viktigaste fördelen vid ultraljudsskärning av textilier, nonvowen och väv är att kanterna smälts och förseglas samtidigt som skärningen. Detta reducerar dammbildning till ett minimum.

Till skillnad från skärning av livsmedel utförs ultraljudsskärning av textilier inte endast automatiserat utan även manuellt – till exempel om automatiserad skärning inte är möjlig.

Kontinuerlig skärning

Kontinuerlig skärning med ultraljud kan även utföras på textil på rullar. I detta fall kan banorna i automationslinjer delas ändlöst och samtidigt förseglas. Beroende på typ av väv och material kan olika hastigheter väljas. Principen förklaras i denna video.

Konturskärning

Konturskärning av nonvowen och väv liknar stansning. I detta fall utförs skärningen genom en stansrörelse. Konturen är fastställd. Som kniv används antingen en särskilt formad sonotrod som skär ut produkten på en plan yta i varje slagrörelse …

… eller används en platt sonotrod där klingan – en stanskniv – definieras av formen på ytan där produkten ligger. I detta fall finns det nästan inga gränser för konturen. Vanliga applikationer för denna typ av ultraljudsskärning är hygienmasker och filtermasker.

Flexibel skärning

Vid flexibel skärning med ultraljud handlar det inte om att utföra förbestämda former eller snitt utan att avlägsna överflödiga vävrester i ett renskärningsmoment. Detta arbetsmoment är ofta manuellt men kan även automatiseras utan problem. Vid flexibel skärning är antingen den kascherade detaljen fixerad och ultraljudskniven glider runt plastdelen, eller är kniven fixerad och kanterna på detaljen som ska renskäras förs längs skärsonotroden.

En vanlig applikation med flexibel skärning är borttagning av materialrester från beklädda plastdetaljer i bilindustrin – till exempel på A-B-C-stolparna.

Fördelar - Livsmedel:

Ingen deformering
Ultraljudskniven glider genom livsmedlet med minimalt tryck. Detta förhindrar deformering av produkten. På så sätt kan även känsliga livsmedel skäras i mycket tunna och exakta skivor.

Minimal värmeöverföring till produkten
Skärsonotroden värms inte upp under skärningsprocessen. Detta är särskilt viktigt för temperaturskänsliga livsmedel eftersom endast en minimal värmeöverföring sker till produkten och livsmedlet behandlas skonsamt.

Produkten fastnar inte på kniven
Även vid skärning av klibbiga livsmedel hålls kniven alltid ren tack vare ultraljudsvibrationerna. På så sätt kan stilleståndstiderna för rengöring av kniven reduceras till ett minimum vilket innebär ökat utnyttjande av anläggningen och lägre kostnader.

«Save Food»: Minimalt produktionsavfall
Ultraljudstekniken är en mycket exakt teknik där snitten utförs med hög reproducerbarhet och där produktionsavfallet kan reduceras till ett minimum. Och eftersom kniven alltid hålls ren reduceras det produktionsrelaterade livsmedelsavfallet.

Fördelar - Textilier och plast/gummi:

Snabbt och nästan utan motstånd
Ultraljudsskärning är en snabb teknik. Med minimalt tryck glider kniven genom materialet snabbt och nästan utan motstånd. Tack vare ultraljudsteknikens princip – vibration och plastificering – är materialmotståndet mycket lågt så att även sega material som gummi kan skäras utan problem.

Exakt och rent
Snitten som utförs med ultraljud är reproducerbara i mycket hög grad och är dessutom mycket exakta och rena. Ultraljudskniven och snittkanterna blir inte smutsiga och det uppstår knappt något damm alls.

Skärning med snabba cykler/hög hastighet
Ultraljudsskärning är en snabb metod: Beroende på material och specifikationer utför ultraljudskniven upp till 120 snitt i minuten vid exempelvis textiletiketter eller 25 meter i minuten vid kontinuerlig skärning.

Skärning och försegling i samma moment – ingen fransning
Tekniska textilier, nonvowen och väv kan skäras och förseglas i ett och samma moment. Kanterna smälter försiktigt så att inga fransar kan uppstå. Tack vare detta bildas det nästan inte något damm och det sparar tid och pengar eftersom kanterna inte behöver någon efterbearbetning.

Skärning och förbindning i ett enda moment
Om två lösa lager av väv som ligger ovanpå varandra ska skäras och svetsas samman kan detta utföras i ett enda moment tack vare ultraljudstekniken. När väven försiktigt smälter förbinds samtidigt de båda vävarna med varandra permanent.

Frågor och svar om ultraljudsskärning