UTS2 Headline

Red Dot Design Award Gewinner 2016

The Ultrasonic Tooling System

Das neue 100-kHz-Ultraschallsystem UTS2 der son-x GmbH ermöglicht die direkte Ultrapräzisionsbearbeitung von Stahl ohne geometrische Einschränkung und mit höchster Effizienz. Das UTS2 arbeitet mit einer einzigartigen Frequenz von 100 kHz, so dass Wirtschaftlichkeit mit Präzision vereint wird. Mit dem innovativen Verfahren können Stahllegierungen und auch einige Glassorten in höchster Qualität (Ra<3nm, PV<200nm) gefertigt werden. Die klassische Anwendung ist der optische Formenbau.

 

Das UTS2 arbeitet nach dem Funktionsprinzip der ultraschallunterstützten Bearbeitung. Dabei wird das Diamantwerkzeug in eine lineare Schwingbewegung in Schnittrichtung mit einer Frequenz von 100 000 Hz versetzt.

Die hochfrequente Schwingung des Werkzeugs bewirkt eine wiederholte Trennung von Schneidstoff und Werkstoff. Insgesamt ist das Werkzeug dadurch nur etwa 2 µs pro Zyklus und insgesamt 20% der gesamten Bearbeitungszeit im Eingriff. Der zyklische Werkzeugeingriff wiederholt sich 100 000 mal pro Sekunde.

Mit Hilfe dieser Technologie wird eine Vielzahl positiver Effekte erzielt, wie beispielsweise verbesserte Kühlbedingungen und die Unterbrechung der chemischen Verschleißreaktionen. Dadurch wird der Verschleiß des Diamanten entscheidend verringert und die direkte Zerspanung von Stahl ermöglicht.

 

UTS2 Technologie

Das UTS2 ermöglicht die direkte Zerspanung von Stahl- und einigen Glaswerkstoffen mit monokristallinen Diamantwerkzeugen in ultrapräziser Genauigkeit. Der piezoangetriebene Ultraschallwandler versetzt das Diamantwerkzeug in eine lineare Schwingung mit einer einzigartigen Frequenz von 100 000 Hz, wodurch die Werkzeugstandzeit um ein Vielfaches verlängert wird.

Durch die kompakte Bauweise kann das UTS2 problemlos in jede kommerziell erhältliche Präzisions- und Ultrapräzisionsmaschine integriert werden. Für Maschinen ohne eine vertikale Achse ist zusätzlich eine mechanische Höhenverstelleinheit vorgesehen. Die einfache und eindeutige Bedienung des UTS2 nach dem „Plug&Play“ Prinzip ermöglicht den sofortigen und effizienten Einsatz. Die Diamantwerkzeuge können von Anbietern am Markt bezogen werden und sind in Ihrer Schneidengeometrie nicht eingeschränkt.

uts2_produkt

Mit dem UTS2 werden sämtliche Vorteile der Ultrapräzisionsbearbeitung auf zahlreiche Werkstoffe übertragen, die bisher mit Diamant nicht bearbeitet werden konnten. Dadurch ergeben sich verschiedene neue Anwendungen für den Prozess.

 

  • Optischer Formenbau: Hauptanwendung des UTS2 ist der optische Formenbau.
    Es können präzise Asphären, Freiformflächen und mikrostrukturierte Geometrien direkt in gehärteten Stahl-Formeinsätze gefertigt werden.
    Anwendung finden diese Einsätze im Kunststoffspritzguss und im Blankpressen von Glas.
  • Optikfertigung: Einige Glaswerkstoffe können bearbeitet werden, u.a. N-BK7, N-FK5,
    z.B. zur schnellen Prototypenfertigung
  • Feinmechanik: Präzisionsteile aus Stahl für feinmechanische Anwendungen wie
    Uhrenkomponenten, Spiegelelemente oder Messnormale in höchster Güte.
  • Prägewalzen: Für die Metall oder Kunststoffverarbeitung
Frequenz der Schwingung 100 000 Hz
Amplitude der Schwingung 0.1 – 2 µm
Maße Werkzeughalter B/T/H 79/160/107 (mm)
Maße Ultraschallgenerator B/T/H 365/390/135 (mm)
Gewicht Werkzeughalter 1.2 kg
Werkzeugauskragung >50 mm
Werkzeughöhe über Grundplatte 16 mm
Elektrische Anforderungen 110-220 V, <5 A, 50-60 Hz
Leistungsaufnahme ca. 200 Watt
Empfohlener Schmierstoff Nebelschmierung
Systemkühlung nicht erforderlich
Option Mikrohöhenverstelleinheit oder Adapterplatte
Typische Rauheit Ra ~3 nm
Typische Formgenauigkeit PV < 200 nm

Rauheit Ra

uts2_3

 

Formgenauigkeit PV

uts2_200

 

 

 

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