Il tuo generatore è da F1 o da Demolition Derby?

Il generatore è uno dei temi chiave di tutta la saldatura a ultrasuoni e forse addirittura il più importante.

Niente come il generatore rappresenta il vero know-how del produttori di ultrasuoni perché è qui che gioca la vera partita, è qui che si fa davvero la differenza.

Molti sono i componenti di una saldatrice che si possono acquistare e installare come standard, non il generatore.

Questo è uno dei motivi per cui devi stare veramente molto attento a quello che ti viene proposto perché, come vedremo, la maggior parte dei generatori sul mercato italiano, che come regole rappresenta un po’ un terra selvaggia, non sono quello che veramente ti viene venduto.

A parte queste considerazioni di carattere non tecnico, il punto fondamentale che ti voglio trasmettere è che il generatore rappresenta il vero vantaggio per te, la soluzione della maggior parte dei tuo problemi e il vero cuore pulsante di tutta la saldatura a ultrasuoni.

Il motivo è semplice.

Le prestazioni che il generatore eroga alla saldatrice hanno un impatto calcolato del 42% rispetto a tutti gli altri componenti messi insieme.

Questo significa che per quasi metà del processo di saldatura il responsabile è il generatore e la sua capacità di gestire il ciclo seguendo le variazioni continue del carico applicato.

Adesso puoi capire perché le società che sviluppano e producono saldatrici a ultrasuoni dedicano così tante attenzioni e risorse allo sviluppo e ai test dei generatori. Se poi consideriamo anche il secondo attore in termini di importanza, ovvero il sonotrodo, arriviamo ad un totale del 66%.

In pratica le prestazioni della tua saldatrice sono decise per 2/3 dall’insieme generatore/sonotrodo!

Faccio una precisazione: per generatore io intendo l’insieme formato dalla parte di potenza e controllo di erogazione degli ultrasuoni insieme a tutta la gestione del processo.

Questi concetti sono di fondamentale importanza per la comprensione di quello che accade realmente in fase di saldatura e, come molte altre nozioni e concetti avanzati che trovi in questo blog, non vengono volutamente divulgate dalle aziende italiane (e anche straniere) sia perché considerate riservate sia perché la competenza in merito dei vari venditori è assai scarsa e limitata.

Vediamo di capire prima di tutto come si è arrivati ai moderni generatori digitali e se questi sono davvero completamente digitali come molte aziende (poco etiche) vogliono farti credere.

1963  I primi generatori a ultrasuoni in Europa sono nati in garage di Ittersbach, nel    profondo Baden Wurttemberg, esattamente nel 1963 e avevano una tensione di     funzionamento tra 200 e 300 V.

1965  Viene completato lo sviluppo del primo sistema di lavaggio a ultrasuoni sfruttando il generatore prodotto 2 anni prima.

1969  Ci furono i primi esperimenti di saldatura a ultrasuoni delle materie plastiche grazie al generatore di nuova concezione HG020 S (la “S” era per sonic welding) che vantava un’innovativa tecnologia a semiconduttori.

1972  Nasce la prima saldatrice a ultrasuoni al Mondo. Lo stesso anno ricevette il premio innovazione all’annuale fiera di Hannover.

1982  I generatori cominciano a controllare anche l’energia oltre che il tempo e spingono a nuove e più complesse applicazioni.

1985  Viene presentato il controllo completo della potenza di saldatura.

1989  Arriva l’era dei microprocessori evoluti con la visualizzazione “real time” dei processi e l’utilizzo della valvola proporzionale per la regolazione precisa e costante   della forza di saldatura. Nello stesso anno inizia lo sviluppo del programma dedicato FEM per lo studio dei sonotrodi.

1998  Inizia l’era digitale, praticamente una rivoluzione verso nuovi utilizzi e applicazioni; viene prodotto il primo generatore completamente digitale.

Qui mi fermo perché il resto fa parte dell’esperienza dei nostri giorni.

Questa è solo una breve storia di uomini. Un piccolo gruppo di tecnici senza particolari titoli di studio ma con una grande passione per l’elettronica, sono riusciti a trasformare i loro sforzi, insieme ai loro errori, in una tecnologia affidabile e molto diffusa in tutto il Mondo.

Ti devo confessare che quando ho iniziato ad avere l’idea di creare questo blog mi sono ispirato a tutte le persone che sono nate con un sogno e hanno avuto la forza di realizzarlo. A tutti i tecnici validissimi che incontro ogni giorno, a partire dalla mia terra, il Veneto, alla Lombardia, l’Emilia Romagna fino alla Sicilia.

Quelli che lottano, ci sbattono la testa e lavorano con passione per arrivare alla meta.

Senza scorciatoie e trucchetti, solo con la determinazione e la forza di volontà verso la meta.

Sono questi tecnici preparati che, anche se non sempre supportati da attrezzature e macchinari all’altezza, portano i veri risultati e tengono in piedi la nostra economia anche in questo momento difficile.

Voglio fare anch’io la mia parte e dare a te che stai leggendo tutte le informazioni necessarie per svolgere al meglio il tuo lavoro, evitare sorprese ed errori, cominciare ad appassionarti a una tecnologia che ogni giorno fa dei passi avanti.

Adesso, partendo dalle caratteristiche che un generatore professionale deve avere, analizzeremo in dettaglio quali sono i più importanti vantaggi e caratteristiche che un generatore digitale offre rispetto ad uno analogico.

I 7 vantaggi dell’era dei generatori completamente digitali

1. Vibrazione dinamica costante e riproducibile: nei vecchi generatori analogici i processi di saldatura erano legati alla fluttuazione dell’alimentazione esterna. Il fatto di poter disaccoppiare l’alimentazione esterna con la gestione della potenza ad alta frequenza interna, permette di avere una potenza ultrasonica (HF) erogata costante anche in situazioni di variazioni dell’alimentazione principale. Temperatura, pressione e tutti i principali parametri di saldatura vengono mantenuti rigidamente stabili

2. Maggiore potenza disponibile: nei generatori digitali si può avere una potenza disponibile fino a 6.200 W. Questo si traduce nel vantaggio di poter saldare pezzi più grandi, poter gestire una maggiore quantità di materiale in fusione e beneficiare di tempi di saldatura più rapidi.

3. Utilizzo di sonotrodi ad alto guadagno: si possono utilizzare e gestire in modo completamente sicuro tutti i sonotrodi che hanno un guadagno (ovvero un rapporto di trasformazione ingresso/uscita dell’ampiezza)

4. Software chiave delle performance: come in tutti i dispositivi che utilizzi, smartphone, televisori, pc, il software è la nuova e fondamentale chiave che guida le prestazioni dall’interno del sistema. Per migliorare costantemente il sistema non serve più effettuare costose ed elaborate modifiche hardware, basta ottimizzare il software su un microprocessore dedicato. Il risultato può essere implementato e testato nel giro di qualche giorno. Questa condizione presuppone che le aziende investano in un team specifico di softweristi, dedicati al costante aggiornamento e debugging dei programmi.

5. Gestione della curva di ampiezza adattabile all’applicazione: in un controllo di tipo analogico l’evoluzione della curva di ampiezza era fortemente dipendente dalla frequenza del sonotrodo utilizzato. Il grosso limite in questo caso, come puoi capire facilmente, era che bisognava adattare il tipo di saldatura (con essa alcuni aspetti dell’applicazione) al sonotrodo utilizzato. Nel caso si volesse ottenere un risultato differente in termini di sola saldatura, bisognava modificare o rifare addirittura il sonotrodo.

6. Algoritmi più complessi: grazie a microprocessori digitali sempre più potenti si possono implementare (sempre via software) degli algoritmi di gestione del ciclo di saldatura più completi, rapidi e ricchi di informazioni.

7. Visualizzazione del processo istante per istante: tutti i parametri di saldatura, comandi, stato dei sensori, vengono acquisiti direttamente in formato digitale e inviati al pannello di controllo touch. La visualizzazione include: tempo, energia, posizioni, frequenza, potenza, velocità e forza.

Alla fine di quest’ analisi, in cui ti ho parlato dell’evoluzione tecnologica che hanno avuto i generatori a partire dagli anni 2000, ho deciso di aprire una parentesi per fare finalmente chiarezza su alcuni aspetti nebulosi del mercato italiano dei generatori.

Ti devo avvertire che le informazioni che stai per leggere avranno un impatto davvero pesante sia sul mercato che sul sonno di qualche malandrino nostrano!

Sono informazioni che finora erano solo un vociferare tra gli addetti del settore, e adesso trovano piena fondatezza ed evidenza.

Lo scopo dell’indagine, se così la vogliamo chiamare, che è stata eseguita, era di comprendere il livello di tecnologia presente nel mercato italiano. Si voleva capire a che punto erano le prestazioni (puramente sulla generazione e la gestione durante il ciclo della potenza elettrica a frequenza ultrasonica) e come posizionare sul mercato una nuova famiglia di generatori che avevano caratteristiche del tutto nuove e che per questo offrivano un salto in avanti sostanziale sia dal punto di vista della velocità e stabilità del controllo che dal punto di vista della solidità (hardware e software).

La maggior parte dei generatori presenti sul mercato italiano appartengono a queste tre distinte categorie:

• Copia: se è vero che molti tecnici qualificati e innovativi hanno sviluppato le proprie tecnologie con il sudore della fronte e il duro lavoro, è altrettanto vero che alcune aziende in Italia hanno semplicemente comprato dei generatori dai produttori principali: tedeschi, francesi e svizzeri e li hanno semplicemente copiati. Hanno iniziato una collaborazione con il solo scopo di avere quante informazioni possibili per usarli contro i propri partner, il più delle volte non pagando neppure il materiale. Questo tipo di comportamento poco etico e certamente non nuovo, è stato applicato soprattutto ai generatori analogici perché il basso livello di complessità ha permesso di rendere la copia una questione di alcuni mesi di lavoro. Per ciò che riguarda i generatori digitali il processo è sicuramente più complesso (poiché va estrapolato e duplicato anche il software) ma non impossibile. Il risultato è quasi sempre inferiore all’originale.

• Parzialmente digitale: nonostante vengano venduti come digitali, in realtà alcuni generatori hanno un pre-processing di tipo analogico. Si può ipotizzare che, per mancanza di fondi e di una conoscenza approfondita sulla gestione del processo di saldatura, di è deciso di analizzare alcune parti del segnale per via analogica in modo da rendere il generatore più “snello” nel controllo dell’ampiezza (tratterò quest’argomento in un altro post dedicato alla tecnologia dei generatori). In questo caso si è notato che il generatore faceva fatica a seguire fedelmente sia le variazioni di frequenza che quelle di ampiezza (nei casi di consumo del sonotrodo o di surriscaldamento). Se ti si è mai rotto improvvisamente un sonotrodo o un convertitore, senza che fosse stata modificata l’applicazione o senza qualche evento inconsueto, probabilmente sei in possesso di un generatore con pre-processing analogico.

• Fragilità hardware: questi generatori (di produzione non italiana) sono coerentemente e onestamente conformi alle specifiche dichiarate. Funzionano bene e offrono la possibilità di modificare l’ampiezza durante il ciclo (anche se, come ti ho spiegato in un articolo, questo penalizza fortemente la vita di convertitori, amplificatori e sonotrodi). In questo caso l’unico problema è l’affidabilità. Sono stati concepiti più di 20 anni fa, sono stati revisionati circa 10 anni fa, ma essendo un prodotto che punta sul prezzo concorrenziale, alcuni componenti (specialmente di potenza) sono molto fragili e si danneggiano facilmente ad ogni fluttuazione (anche piccola) delle tensioni di alimentazione.

Sono sicuro che tutte queste informazioni provocheranno malumori e turbamenti in alcuni, ben definiti, produttori di ultrasuoni perché questa è la prima volta che simili dati vengono resi pubblici.

Ora, se sei tra queste persone che sono molto lontane sia tecnicamente che eticamente dall’essere dei seri professionisti, ho solo un consiglio sincero da darti.

Tira fuori dalle tasche i soldi che tieni così stretti, mettili sul tavolo e comincia ad investire in innovazione e sviluppo dei tuoi prodotti. Trova dei ragazzi in gamba (ce se sono molti fuori dalle università e dagli istituti tecnici!), falli lavorare sodo e sviluppa un prodotto che sia tuo! Concorrenziale, evoluto e affidabile.

Finiscila di dare la colpa ai tuoi clienti e alle loro applicazioni.

Smettila di sfruttare a tuo vantaggio la poca informazione che c’è in giro!

Da oggi tutti coloro che hanno problemi, difettosità e una scarsa assistenza, hanno questo blog come arma di conoscenza e supporto a 360° sempre disponibile!

I tempi per i cialtroni degli ultrasuoni sono finiti!

I clienti chiedo soluzioni precise ai loro problemi, nient’altro!

Se possiedi una delle famose saldatrici che montano i generatori col potenziometro a led oppure col modernissimo display digit tipo Motorola 8700, allora incrocia le dita e procurati quanto prima una buona scorta di ricambi!

L’alternativa?

Te la possono suggerire i ragazzotti qui sotto!

Buon lavoro e, chiunque tu sia, sii sempre unico.

Francesco