Taglio e affettatura a ultrasuoni

Forza di taglio - Cadenza - Deviazione del taglio - Lunghezza di taglio - Pretaglio

Un’elevata cadenza di taglio richiede una maggiore capacità di taglio e un effetto antiadesivo sui prodotti. È quanto consente l’impiego di lame vibranti attivate da ultrasuoni.

• Ultrasuoni = onde con frequenza compresa tra circa 16 kHz e diverse centinaia di MHz; per il taglio, tra 20 e 35 kHz.
• Per l’applicazione di taglio = impiego di ultrasuoni ad alta potenza, dell’ordine di uno o due kW, che modificano il mezzo di propagazione.
• L’impiego degli ultrasuoni nel taglio ha il duplice scopo di aumentare la capacità di taglio delle lame vibranti e generare un effetto antiadesivo sui prodotti.

Principio di funzionamento

Il gruppo ultrasonico di taglio è costituito da un generatore a ultrasuoni, un trasduttore (o convertitore), eventualmente un booster e una lama (o, più in generale, un sonotrodo). Il gruppo ultrasonico consente di generare spostamenti significativi all’estremità della lama attraverso un principio di amplificazione.

Il generatore a ultrasuoni fornisce al trasduttore un segnale elettrico alternato ad alta frequenza.

La conversione dell’energia elettrica in energia meccanica è assicurata dal trasduttore ultrasonico tramite l’effetto piezoelettrico inverso, ossia la deformazione di un materiale sotto l’effetto di una polarizzazione elettrica.

Principio di amplificazione ultrasonica

Alcune regole di progettazione

Modellazione agli elementi finiti di tutti gli elementi vibranti (analisi modale e armonica), dimensionamento degli elementi vibranti e della potenza nominale del generatore (4 possibilità), scelta della configurazione delle ceramiche (6 modelli), calcolo del rapporto di amplificazione delle lame (un centinaio di profili).

Implementazione di soluzioni tecniche in funzione dell’intervallo di ampiezza desiderato (spostamento all’estremità della lama in micron), della cadenza istantanea di taglio delle macchine, della forza di taglio necessaria (che incide sulla potenza elettrica efficace assorbita dal trasduttore ultrasonico), delle caratteristiche dei prodotti (tra cui durezza e temperatura di fusione), della qualità di taglio da raggiungere e delle condizioni di utilizzo della macchina (temperatura e umidità).

Dimensionamento delle lame considerando la possibilità di ripararle

Integrazione dei requisiti di idoneità al contatto alimentare nei componenti interessati (in particolare per le lame: materiale certificato per uso aeronautico e medicale) e progettazione delle macchine per controllare e ridurre al minimo il rumore potenzialmente generato dagli elementi vibranti, applicando le regole di isolamento acustico all’applicazione ultrasonica mediante involucri isolanti, senza reti metalliche.

Fabbricazione degli elementi, misure, caratterizzazione (compresa l’analisi di impedenza), impostazione dei parametri, regolazioni, prove a vuoto (comprese prove di durata che permettono di misurare il riscaldamento dinamico degli elementi vibranti e controllo a bordo macchina, con un multimetro ad alta frequenza, della stabilità dei parametri elettrici del trasduttore, raffreddandolo in condizioni rappresentative), prove con i prodotti e caratterizzazione del livello di rumore ultrasonico emesso dalle macchine (certificati).

Controllo degli ultrasuoni

Il generatore a ultrasuoni gestisce il controllo dei parametri ultrasonici del trasduttore, in modo da fornire un segnale elettrico che genera un livello di ampiezza definito all’estremità della lama, indipendentemente dal carico (parametri del prodotto e della macchina), mettendo al contempo in vibrazione la catena acustica alla frequenza del modo vibratorio desiderato, definito in precedenza durante la progettazione della lama.

È possibile una modalità di gestione multilama che consente, ad esempio, di controllare dinamicamente la frequenza vibratoria di ogni lama, il riscaldamento delle lame dovuto alle vibrazioni (potenzialmente generato dall’attrito con i prodotti) e altri parametri, scegliendo generatori dotati di interfacce HMI specifiche (Profibus / Profinet).

Punti in fase di sviluppo per migliorare la sicurezza di funzionamento in situazioni complesse:

1. Aggiunta di una funzione di rilevamento della presenza delle ceramiche del trasduttore, indipendente dalla lunghezza dei cavi intermedi, con compensazione della caduta di tensione.
2. Integrazione di un disaccoppiamento tra la funzione di potenza efficace massima assorbita e il valore di riferimento dell’ampiezza del generatore, per controllare tramite il generatore a ultrasuoni la potenza assorbita indipendentemente dal livello di ampiezza.
3. Aggiunta di un monitoraggio dinamico della temperatura del gruppo IGBT (transistor bipolare a gate isolato) del generatore, per garantire che non venga superata la sua curva di funzionamento.
4. Miglioramento del controllo dei contatti tra i componenti vibranti mediante la riduzione delle tolleranze di lavorazione.

Presentazione di 2 sistemi ultrasonici

A) Sistemi di vibrazione cosiddetti «classici»

• Nella maggior parte dei casi, un solo trasduttore ultrasonico è posizionato nella direzione dell’asse di taglio, come nella rappresentazione precedente

VANTAGGI:

• -> Massimizzazione della capacità di taglio
• -> La tecnologia ultrasonica permette di combinare il doppio effetto di taglio e antiadesione

B) Il gruppo Vibracut ®

• I trasduttori sono posizionati in una direzione perpendicolare all’asse di taglio:

VANTAGGI:

• -> Massimizzazione dell’effetto antiadesivo (sistema molto potente), mentre l’effetto di taglio è assicurato da movimenti meccanici
• - > Maggiore libertà nelle dimensioni delle lame e nei processi di taglio, ad esempio il taglio orizzontale
• -> Riduzione del prezzo delle lame
• -> Grande lunghezza di taglio, fino a un metro

Il controllo:

• della progettazione delle lame
• del funzionamento della catena acustica a monte (generatore, trasduttore, …)
• del controllo dei parametri ultrasonici

Le attività di R&S, quali:

• lo sviluppo di soluzioni di vibrazione su misura
• il miglioramento dell’affidabilità della catena ultrasonica

HANNO IN PARTICOLARE L’OBIETTIVO DI:

• ridurre gli scarti di taglio, combinando cadenza elevata, precisione di taglio, riduzione della forza di taglio e taglio diritto e ripetibile.

Azienda specializzata nel taglio a ultrasuoni

Taglio a ultrasuoni

SODEVA è un’azienda integrata che opera come costruttore di macchine per il taglio a ultrasuoni. Il taglio a ultrasuoni consente un’affettatura e un taglio estremamente precisi. L’azienda dispone di tre uffici tecnici: meccanico, per tutti i disegni realizzati internamente; automazione, per la progettazione di tutti i programmi, compresi quelli delle linee con retroazione e gestione dei pesi durante tutto l’anno; elettrico, per tutti gli schemi di cablaggio e la realizzazione dei quadri. La carpenteria metallica interna permette la fabbricazione di telai per tutti i modelli, setacciatori, vasche di pulizia e trasportatori. Il nostro centro di ricerca e sviluppo si occupa della gestione degli ultrasuoni e dei processi specifici di ogni settore. Depositiamo 3 o 4 brevetti all’anno e questo centro realizza tutte le lame a ultrasuoni, i sistemi acustici e vibratori, in collaborazione con centri di ricerca all’avanguardia. I nostri centri di lavoro realizzano tutti i componenti e i nostri montatori consegnano ai responsabili di processo macchine testate in funzionamento intensivo.

Affettatrice industriale: taglio alimentare

Sodeva progetta e fabbrica integralmente le proprie macchine di taglio per tutti i prodotti agroalimentari, con ufficio tecnico, carpenteria metallica, elettronica, montaggio, programmi e messa a punto interni. Fabbrichiamo le nostre lame, attivate da vibrazioni ultrasoniche o tradizionali. Queste lunghe lame vibranti possono raggiungere un metro. Installiamo linee di taglio per caseifici, aziende di confetteria, pasticcerie, panifici industriali e produttori di salumi e carne. Proponiamo macchine standard di taglio per tutti i prodotti. È sempre possibile realizzare un’affettatrice su misura o adattata. Il prodotto da tagliare viene testato per selezionare la lama e le attrezzature migliori. I tagli sono rapidi, di bell’aspetto, invitanti e di grande precisione. La lama a ultrasuoni, chiamata sonotrodo, può essere installata in una macchina di taglio, una divisora, una taglierina o un’affettatrice, qualunque sia la sua denominazione, per lavorare prodotti agroalimentari, materiali compositi, plastica come guarnizioni complesse, tessuti e prodotti diversi.

Fabbricazione di affettatrici industriali per il taglio dei formaggi

Taglio dei formaggi al peso corretto con affettatrice porzionatrice, dalle forme da 100 kg ai cilindri di formaggio di capra, a peso fisso (con ricostruzione volumetrica) o con peso e pezzi regolati. Progettiamo le nostre bilance per la pesatura in linea per un’affettatura precisa al grammo, tagli verticali, affettatura orizzontale a ultrasuoni o più stazioni di taglio per formaggi a pasta molle o dura. I formati in forme rotonde o rettangolari possono essere lavorati dalla stessa affettatrice. I nostri sistemi di visione consentono di produrre a peso fisso il formaggio in forme o barre, posizionano le lame tra le etichette dei formaggi e realizzano fette a peso fisso. Una divisora o una macchina di taglio consente di ottenere porzioni finali a peso fisso. Le opzioni di taglio e le vibrazioni sono previste per lavorare formaggi a pasta molle, pressata, dura o semidura, con una carotatura esattamente al centro della forma. Le macchine sono versatili per tutti i formati, con una o più stazioni di taglio successive. Privilegiamo il minimo di regolazioni, senza utensili, per affettare il prodotto. Il nostro Vibracut a ultrasuoni divide le forme di Brie in due lungo il piano equatoriale, per consentirne la farcitura e poi il taglio in spicchi. Le fette prodotte sono di grande qualità.

Fabbricazione di macchine industriali per il taglio dei prodotti di confetteria

Prodotti di confetteria tagliati con lame speciali a ultrasuoni in barrette o cubetti, per torrone, gelatine di frutta, cioccolato, marshmallow o barrette ai cereali. I nostri robot di ingombro ridotto consentono una separazione programmabile con le nostre lame a ultrasuoni antiadesive e la rifilatura dei prodotti. Le lastre di cioccolato vengono tagliate in praline con un distanziamento che consente la ricopertura in linea; le barrette ai cereali vengono così ricoperte su linee di affettatura in tre turni da 8 ore. Il taglio con getto d’acqua in pressione non consente di distanziare le porzioni per la ricopertura. Il nostro taglio permette un distanziamento programmabile per tutte le ricoperture in linea di barrette ai cereali, gelatine di frutta, torrone o cioccolato. Il nostro nuovo modello Chococut distanzia ogni pralina sulle vostre lastre dotate di un foglio di carta, facilitando poi la ricopertura. Il profilo della lama a ultrasuoni è studiato per ottenere tagli diritti senza deviazioni, con un generatore adatto al taglio del cioccolato senza fonderlo.

Fabbricazione di macchine industriali per il taglio dei prodotti di pasticceria

I prodotti di pasticceria vengono tagliati freschi o congelati a partire da telai rettangolari, dai pasticcini mignon ai millefoglie, oppure negli stampi, per l’uscita di torte rotonde in linea su più trasportatori, a tutte le cadenze. Gli ultrasuoni ad alta frequenza realizzano un’affettatura liscia e invitante, senza la conicità e l’umidità del getto d’acqua, separando bene le porzioni per facilitare il confezionamento.
Abbiamo sviluppato l’affettatura in linea dei pani congelati per rifornire i produttori di sandwich: è possibile affettare 7000 pani all’ora, ma anche fette biscottate, impasti prima della cottura allo spessore corretto, oppure eseguire l’incisione in linea per ottenere fette di brioche. Uno strumento molto apprezzato dai panifici industriali.

Le nostre macchine sono attrezzate per produrre dolci con un taglio diritto, senza deviazioni. Proponiamo il taglio di lastre da 600×400 mm con pulizia automatica delle lame vibranti.

Fabbricazione di macchine industriali per il taglio dei pâté

Nella produzione di salumeria, il taglio in linea di pâté o pâté in crosta con gestione dei pesi è un’applicazione classica. Si possono tagliare composizioni diverse contenenti carne o verdure, come carciofi, peperoni e spinaci, in prodotti e pezzi complementari per la vostra affettatrice. Il sonotrodo è calcolato per affettare, senza adesione e ad alta velocità, fette di pâté a larghezza variabile. La nostra tecnologia consente di tagliare ad alta frequenza, con l’energia del nostro generatore multifrequenza, i prodotti più complessi con più componenti: carne, pâté in crosta, terrine e altri prodotti. La precisione di taglio dopo la pesatura è di pochi grammi. Utilizziamo leghe di titanio di qualità aeronautica per fabbricare lame di lunga durata. Una lama a ultrasuoni Sodeva può essere riparata a basso costo.

Fabbricazione di macchine industriali per il taglio di cubetti e bastoncini

I mercati dell’aperitivo o delle tapas, che richiedono piccoli cubetti o bastoncini, sono ora accessibili con la nostra nuova lama orientabile, sottile e lunga, il sonotrodo Vibracut. Queste lame brevettate tagliano prima in fette orizzontali, poi in cubetti. I prodotti affettati vengono trasportati in linea verso il confezionamento, gestito dalle nostre affettatrici. Una descrizione tecnica della macchina ne illustra l’ingombro e la capacità tecnica.

Nelle nostre macchine possono essere installati sistemi di pulizia integrati Ecolab, che rispondono agli standard di igiene, disinfezione e lavaggio ottimizzati. Le lame a ultrasuoni vengono lavate automaticamente in base al ciclo e al tipo di produzione. Questa integrazione tecnica offre grandi vantaggi nei processi alimentari.

La nostra gamma di macchine ad alta tecnologia e la nostra fabbricazione permettono di definire un budget per ogni tipo di prodotto con il miglior rapporto qualità-prezzo, includendo i migliori componenti, poiché progettiamo e fabbrichiamo integralmente tutte le nostre macchine, comprese le lame vibranti a ultrasuoni.

Le nostre installazioni sono presenti in tutto il mondo, dalle porzionatrici compatte alle linee complete dotate di bilance con retroazione del taglio in base ai pesi rilevati all’uscita della linea. L’efficienza di utilizzo delle nostre attrezzature viene così controllata costantemente, riducendo al minimo il sovrappeso e ottimizzando la resa. Ogni sistema viene adattato alle norme del paese. Un codice permette di collegarsi al PLC e verificarne il corretto funzionamento.

Il sistema di ogni macchina in produzione viene adattato alle specifiche del cliente. I materiali sono principalmente in acciaio inox; le saldature eseguite dai nostri carpentieri sono levigate su tutte le facce per evitare ristagni d’acqua. Nella nostra fabbricazione scegliamo le soluzioni migliori per un utilizzo ottimale degli ultrasuoni e rilasciamo un certificato acustico per l’attrezzatura, con isolamento in plastica di grande spessore. I componenti elettronici e compositi sono della migliore qualità, grazie alla scelta dei migliori fornitori.

Abbiamo depositato brevetti e marchi che ci consentono di migliorare continuamente l’impiego dei nostri processi di affettatura ultrasonica, applicandoli alla soluzione di macchina per la vostra produzione e mettendone i vantaggi a vostra disposizione per lavorare e trasformare al meglio il vostro prodotto, ad alta cadenza e senza perdite. I nostri generatori controllano gli ultrasuoni in modo ottimale, con regolazioni memorizzate nella macchina per ogni ricetta.

La nostra fabbricazione è integrata: ufficio tecnico, automazione, cablaggio elettrico, carpenteria metallica, taglio laser, lavorazioni meccaniche e montaggio. La linea di macchine in produzione contiene tutte le vostre ricette, per la vostra tranquillità, con supervisione periodica via Internet e collegamento remoto al sistema della vostra affettatrice a ultrasuoni per tutte le applicazioni.

Le nostre lame a ultrasuoni e le nostre tecnologie consentono il taglio di prodotti compositi ed equipaggiano robot di taglio nell’industria automobilistica per tagliare lastre di carbonio, tessuti o gomma.

Proponiamo gruppi ad alta tecnologia composti da un generatore ad alta frequenza da 20 o 35 kHz, per taglio, saldatura o setacciatura, un trasduttore e un sonotrodo con lunghezza da 200 mm a oltre un metro. Gli ultrasuoni vengono controllati e adattati a tutti i prodotti, con un sistema di controllo delle lame di altissima qualità per tagliare tutti i materiali. Il cuore della tecnologia è la lama, che consente poi di costruire una macchina standard o su misura. I nostri brevetti garantiscono una fabbricazione costantemente migliorata in punti di forza che i concorrenti non possono raggiungere.

Le prove sono spesso utili per scegliere la migliore soluzione di taglio a ultrasuoni.