Erfolgreiche Partnerschaft: Herrmann Ultraschall und KACO perfektionieren PTFE-Membran-Versiegelung

Für die Versiegelung einer Membran in einem Notentgasungssystem suchte die KACO GmbH nach einem präzisen und schnellen Fügeverfahren. Dank der engen Zusammenarbeit konnte Herrmann Ultraschall nicht nur den idealen Schweißprozess für diese Vorgaben entwickeln, sondern auch weitere Anwendungsgebiete der Ultraschall-Technologie aufzeigen und damit die Produktion des Systems noch effizienter gestalten.

Eines der zentralen Bestandteile des Batterie-Notentgasungssystems von KACO ist eine feine Membran aus Polytetrafluorethylen (PTFE), die für den notwendigen Druckausgleich sorgt. Beim gemeinsamen Schweißprojekt mit Herrmann ging es zunächst darum, dieses sensible Bauteil mit einem Kunststoffgehäuse zu verbinden.

Die Herausforderung: Die Membran muss trotz ihres geringen Gewichts und einer leichten Wölbung exakt mittig in das Gehäuse eingepasst werden. Da alle Bauteile der Anwendung genau aufeinander abgestimmt sind, kann es bei einer unsauberen Platzierung der Membran zu Beeinträchtigungen der Funktionsfähigkeit innerhalb des Systems kommen. Als sicherheitsrelevante Applikation für batteriebetriebene Fahrzeuge muss diese jedoch zu jeder Zeit gewährleistet sein.

KACO hat sich aus verschiedenen Gründen gegen die übliche Verbindung von Membranen mit einem Kunststoffgehäuse mittels Klebstoff entschieden. Es zeigte sich, dass mit diesem Verfahren eine exakte Zentrierung der Membranen aufgrund der Verformung nur schwer umsetzbar gewesen wäre. Zudem hätte das Aushärten des Klebstoffs zu längeren Produktionszeiten geführt und die Chemikalien hätten sich negativ auf die Atmungsfähigkeit der feinen Membran auswirken können.

Deshalb beschloss KACO, auf Ultraschall als saubere und schnelle Verbindungstechnologie zu setzen, mit der man gegenüber dem Klebeverfahren auch Energie und Ressourcen sparen konnte. Herrmann konnte innerhalb kürzester Zeit nach der Anfrage in den ersten Grundsatzversuchen zeigen, dass sich die Membran zuverlässig und stoffschlüssig durch Ultraschall mit dem Kunststoffgehäuse verbinden ließ. Aufgrund des Drucks der Sonotrode auf die Membran während des Schweißprozesses stellt deren leichte Wölbung kein Problem dar. Ohne auf zusätzliche Fügemittel angewiesen zu sein, bleiben die ursprünglichen Materialeigenschaften der feinen Membran auch nach der Schweißung erhalten.

Um die exakte Zentrierung des Fügepartners in der Applikation sicherzustellen, entwickelte man eine individuelle Haltevorrichtung, die in die Werkstückaufnahme integriert wurde. Sie erleichtert es dem Benutzer am Handarbeitsplatz, die Membran ideal für den Schweißprozess zu positionieren und verhindert ein Verrutschen des Fügepartners. Für die Schweißversuche wurde diese Haltevorrichtung noch manuell bedient, in der Serienproduktion soll sie automatisiert über Pneumatik gesteuert werden.

Durch die Kombination einer solchen individuellen Haltevorrichtung sowie einer Anpassung der Schweißparameter konnte die exakte Versiegelung der Membran gewährleistet werden.