Vibrationsschweißwerkzeuge – Hersteller & Fertigung | Schwinn GmbH

Die Schwinn GmbH entwickelt und fertigt Vibrationsschweißwerkzeuge für die industrielle Serienfertigung – maßgeschneidert auf Ihr Bauteil, Ihre Schweißanlage und Ihre Werkstoffkombination.

Vibrationsschweißen ist eines der wirtschaftlichsten Verfahren zum dauerhaften Verbinden von Thermoplasten: Keine Klebstoffe, keine Zusatzwerkstoffe, keine Lösungsmittel – die Schweißnaht entsteht durch Reibungswärme aus der Relativbewegung der beiden Fügepartner. Das Ergebnis ist eine homogene, mediendichte Verbindung mit hoher Festigkeit, die der Ausgangsstärke des Materials nahekommt.

Als Werkzeugbauer mit über 70 Jahren Erfahrung aus Mühlheim am Main fertigen wir Vibrationsschweißwerkzeuge mit höchster Präzision – CNC-gefräst auf unseren 5-Achs-Zentren, abgestimmt auf Ihre Anlage und Ihren Prozess.

Was ist Vibrationsschweißen? – Verfahren & Funktionsprinzip

Beim Vibrationsschweißen wird das Oberteil des Bauteils (Vibrationspartner) in hochfrequente lineare oder orbitale Schwingung versetzt, während das Unterteil (Gegenwerkzeug) festgehalten wird. Die Reibungswärme an der Fügefläche schmilzt den Thermoplast lokal auf – nach dem Stillstand erstarrt die Schmelze unter Druck zur fertigen Schweißnaht.

Der Prozess läuft in vier Phasen ab:

Phase 1 – Anlaufphase:
Die Vibration beginnt, die Fügeflächen erwärmen sich durch Festkörperreibung.

Phase 2 – Aufschmelzphase:
Das Material an der Fügezone schmilzt auf. Die Amplitude bleibt konstant, Schmelze wird seitlich verdrängt (Schweißwulst).

Phase 3 – Abkühlphase:
Die Vibration stoppt. Das Bauteil wird unter definiertem Druck gehalten, die Schmelze erstarrt zur Schweißnaht.

Phase 4 – Entnahme:
Das fertig verschweißte Bauteil wird aus dem Werkzeug entnommen.

Gesamte Zykluszeit: typisch 3–15 Sekunden, abhängig von Bauteilgröße und Werkstoff.

Aufbau eines Vibrationsschweißwerkzeugs

Oberwerkzeug (Horn / Sonotrode)

Das Oberwerkzeug überträgt die Vibrationsenergie aus der Schweißmaschine auf das Bauteil. Es wird präzise auf die Bauteilgeometrie gefräst – für gleichmäßigen Kontakt auf der gesamten Fügefläche.

Material: hochfestes Aluminium (typisch EN AW-7075) oder Werkzeugstahl, CNC-gefräst auf unseren 5-Achs-Zentren.

Kritische Anforderung: Das Oberwerkzeug muss das Bauteil flächig aufnehmen und gleichmäßig einspannen – jeder Hohlraum führt zu ungleichmäßiger Schwingungsübertragung und Schweißfehlern.

Unterwerkzeug (Nest / Gegenwerkzeug)

Das Unterwerkzeug nimmt das Unterteil des Bauteils formgenau auf und fixiert es während des Schweißvorgangs. Eine exakte Passform verhindert Verschieben
und Verformen unter dem Schweißdruck.

Material: Aluminium oder Stahl, je nach Bauteilgröße und Stückzahl.

Kritische Anforderung: Das Nest muss das Bauteil vollflächig abstützen – besonders an den Schweißflanschen – um Bauteilverformung und Schweißfehler durch Nachgeben zu verhindern.

Verarbeitbare Werkstoffe & technische Spezifikationen

Schweißbare Thermoplaste

Amorphe Thermoplaste (sehr gut):

• ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)
• PC (Polycarbonat)
• ABS/PC-Blend
• PS (Polystyrol)
• SAN, ASA

Teilkristalline Thermoplaste (gut):

• PP (Polypropylen) – am häufigsten
• PE (Polyethylen)
• PA 6, PA 66 (Polyamid)
• POM (Polyoxymethylen)
• PBT, PET

Gefüllte & verstärkte Varianten:

• Glasfaserverstärkt (GF 10–50 %)
• Mineralisch gefüllt
• Talkumgefüllt
• Langfaserverstärkt (LFT)

Technische Kennwerte

Schwingungsparameter:

• Frequenz: 100 Hz, 150 Hz, 240 Hz (anlagenabhängig)
• Amplitude: 0,5 – 1,8 mm (materialabhängig)
• Schwingungsform: linear oder orbital

Werkzeugkennwerte:

• Maßtoleranz Nest: ± 0,05 mm
• Werkzeugmaterial Ober: Al 7075 oder Stahl 1.2311
• Oberflächengüte Schweißfläche: Ra 0,8 – 1,6
• Bauteilgröße: bis ca. 800 x 600 mm
• Kompatibel mit: Branson, Herrmann, Bielomatik, Dukane und anderen gängigen Anlagen

Wann ist Vibrationsschweißen die richtige Wahl?

Vibrationsschweißen empfehlen wir, wenn folgende Kriterien auf Ihr Projekt zutreffen:

Bauteilgröße und Fügefläche:
Vibrationsschweißen eignet sich besonders für mittelgroße bis große Bauteile mit ausgedehnten Fügeflächen (ab ca. 50 cm²). Bei sehr kleinen Bauteilen ist Ultraschallschweißen oft effizienter.

Werkstoff:
Alle schweißbaren Thermoplaste – besonders PP, ABS, PC und glasfaserverstärkte Varianten. Auch schwer zu schweißende Thermoplaste wie PP-GF30 werden durch Vibrationsschweißen zuverlässig gefügt.

Anforderungen an die Naht:
Mediendichtheit (Flüssigkeiten, Gase), hohe mechanische Belastbarkeit, Druckfestigkeit – Vibrationsschweißen erzeugt die stärksten Nähte aller thermischen Fügeverfahren für Kunststoff.

Stückzahl:
Vibrationsschweißwerkzeuge sind für mittlere bis hohe Stückzahlen ausgelegt. Bei Kleinstmengen und Prototypen kann ein einfacheres Verfahren wirtschaftlicher sein – wir beraten Sie offen.

Anwendungsbeispiele aus der Praxis

Vibrationsschweißwerkzeuge von Schwinn GmbH werden eingesetzt für:

Automotive & E-Mobilität
Ansaugrohre und Luftführungssysteme aus PP-GF, Scheinwerfer- und Rückleuchtengehäuse, Flüssigkeitsbehälter (Waschwasser, Kühlwasser, Hydraulik), Türverkleidungsträger aus PP-NF, Instrumententafelkomponenten, Batteriegehäuse-Komponenten für Elektrofahrzeuge.

Haushaltsgeräte & Consumer
Gehäuse für Staubsauger, Waschmaschinen und Geschirrspüler, Wasserbehälter und Tanks für Küchengeräte, Gehäuseteile für Elektrowerkzeuge, Spielzeug und Sportartikel.

Industrie & Medizintechnik
Filtergehäuse und Ventilgehäuse aus PP und PA, Flüssigkeitsbehälter für Industrieanlagen, Einwegbehälter und Kassetten für die Medizintechnik.

Vibrationsschweißen vs. Ultraschallschweißen – ein Vergleich

Beide Verfahren verbinden Kunststoffe thermisch – die Wahl hängt von Bauteilgröße, Werkstoff und Nahtanforderung ab:

Vibrationsschweißen wählen wenn:

• Das Bauteil groß oder mittelgroß ist (Fügefläche ab ca. 50 cm²)
• Eine mediendichte, hochfeste Naht gefordert ist
• Glasfaser- oder mineralverstärkte Thermoplaste gefügt werden
• Die Naht umlaufend oder großflächig ist

Ultraschallschweißen wählen wenn:

• Das Bauteil klein und filigran ist
• Punktuelle oder linienförmige Schweißnähte ausreichen
• Sehr kurze Zykluszeiten (unter 1 Sekunde) gefordert sind
• Präzisions-Schweißpunkte gesetzt werden sollen

Unsicher welches Verfahren passt?
Wir analysieren Ihr Bauteil und empfehlen das optimale Fügeverfahren –  ohne Verkaufsdruck.

Unser Prozess – von der Anfrage zum fertigen Werkzeug

1. Bauteilanalyse & Werkzeugkonzept
Prüfung Ihrer Bauteilzeichnung auf Schweißbarkeit: Flanschbreite, Wandstärken, Fügegeopmetrie, Schweißraupen-Auslegung.

2. Abstimmung auf Ihre Anlage
Wir stimmen das Werkzeugkonzept auf Ihre Schweißanlage ab – Frequenz, Amplitude, Aufspannmaße und Einbaulage werden berücksichtigt.

3. CAD-Konstruktion
Vollständige Werkzeugkonstruktion in 3D – Ober- und Unterwerkzeug, Aufspannelemente, Auswerfersystem.

4. CNC-Fertigung im Haus
Fräsen aller Komponenten auf unseren 5-Achs-CNC-Zentren aus Aluminium oder Stahl – in unserer eigenen Fertigung in Mühlheim am Main.

5. Try-Out & Schweißparameter-Optimierung
Erprobung des Werkzeugs auf der Schweißanlage, Optimierung von Amplitude, Druck und Zeit für optimale Nahtqualität.

6. Abnahme & Lieferung
Schweißnahtprüfung, Dokumentation, Lieferung mit Werkzeugzeichnung und Prozessparametern.

Häufige Fragen von Einkäufern

Für welche Schweißanlagen bauen Sie Werkzeuge?
Wir bauen Werkzeuge für alle gängigen Vibrations- schweißanlagen – Branson, Herrmann Ultraschall, Bielomatik, Dukane, Telsonic und andere. Teilen Sie uns bei der Anfrage Hersteller, Typ und Aufspannmaße Ihrer Anlage mit.

Können Sie auch bestehende Werkzeuge reparieren oder anpassen?
Ja. Wir übernehmen Nacharbeit, Reparatur und Anpassungen bei Bauteiländerungen – auch an Werkzeugen, die nicht bei uns gefertigt wurden.

Wie lange dauert die Lieferzeit?
Einfache Werkzeuge für kleinere Bauteile: 4–6 Wochen. Komplexe Werkzeuge für große Bauteile mit aufwändigen Nestgeometrien: 6–10 Wochen. Verbindlicher Termin nach Prüfung Ihrer Unterlagen.

Bieten Sie auch Werkzeuge für das orbitale Vibrationsschweißen an?
Ja. Orbitales Vibrationsschweißen ermöglicht gleichmäßigere Energieeinbringung bei runden oder asymmetrischen Fügeflächen. Wir berücksichtigen die orbitale Bewegungsform bei der Nest-Konstruktion.

Können Sie Schweißnähte auf Dichtheit prüfen?
Wir prüfen Schweißnähte im Rahmen des Try-Outs auf sichtbare Qualitätsmerkmale. Für Druckdichtheitsprüfungen empfehlen wir die Nutzung Ihrer eigenen Prüfanlage oder eines Prüfdienstleisters – wir unterstützen bei der Interpretation der Ergebnisse.

Vibrationsschweißwerkzeug anfragen – Antwort in 24 Stunden

Sie planen ein neues Schweißprojekt oder suchen einen neuen Lieferanten für Ihr Vibrationsschweißwerkzeug? Senden Sie uns Ihre Anfrage mit Bauteilzeichnung oder CAD-Datei (STEP) sowie den Parametern Ihrer Schweißanlage – wir melden uns innerhalb von 24 Stunden mit einer ersten technischen Einschätzung.

Weitere Fügewerkzeuge & verwandte Leistungen:
→ Ultraschallschweißwerkzeuge – für kleine & filigrane Kunststoffbauteile
→ Kaschierwerkzeuge – Press-, Leder- & Nutkaschieren
→ Faserstoffe – Werkzeuge für Faserform & Thermoformen
→ CNC-Lohnfertigung: Fräsen & Drahterodieren