31.03.2018 Kleben statt löten

Viele Feuerlöscher sind mit einem Manometer ausgerüstet, sodass jederzeit abgelesen werden kann, ob sich der Druck im Behälter noch im „grünen Bereich“ befindet. Wurde bei der Herstellung von Manometern früher noch auf Weichlöten gesetzt, ist Kleben jetzt in den Vordergrund gerückt. Der Grund: Eine Materialumstellung von Kupferbronze auf nichtrostenden Stahl.

FT Manovia – auf die Herstellung von Feuerlöscher-Manometern spezialisiert »1 – produziert jährlich 5 Mio. Einheiten. Bei Manometern, die den im Feuerlöscher herrschenden Druck per Skala anzeigen, ist der zentrale Bestandteil bei der Produktion die Verbindung eines Federrohrs aus Kupferbronze mit einem Messinggehäuse. Dies geschah i.d.R. durch Weichlöten. Da aber neue Löschmittel nachweislich aggressiv auf die Kupferbronzeverbindungen einwirken, musste ein anderes, robusteres Material her. Aufgrund seiner inerten Eigenschaften wurde als neuer Werkstoff für die Federrohre nichtrostender Stahl eingesetzt. Dieser lässt sich allerdings nicht mehr durch Weichlöten mit dem Messinggehäuse verbinden. Daher musste ein neues, gleichzeitig schnelles sowie platzsparendes Verfahren gefunden werden.

Da rein mechanische Verfahren wie Verklammern oder Aufschrumpfen zu aufwändig oder kostenintensiv waren, fiel die Wahl in diesem Fall auf Kleben als Fügeverfahren. Werden hohe Anforderungen an Sicherheit und Beständigkeit gegen aggressive Chemikalien gestellt, kommen oft warmhärtende Epoxidharzklebstoffe zu Einsatz. Daher hätte Manovia durchaus auf ein schon bekanntes Verfahren, die Ofenhärtung von Klebstoffen, setzen können. Bei dieser wird Klebstoff bei einer Ofen-Durchlaufzeit von ca. 30 bis 60 min ausgehärtet. Um die benötigte Produktionskapazität von Manovia damit zu erfüllen, wäre ein Wärmeofen von mindestens 5 m Länge und 45 kw Leistung notwendig gewesen. Was nicht nur viel Platz, sondern auch hohe Anschaffungs- und Energiekosten zur Folge gehabt hätte.

Induktion macht’s
Um diese aufwändigen und nachteiligen Umstellungen zu verhindern, wurden – in einem Prozessoptimierungsworkshop mit DELO – schnellere Aushärtungsprozesse erarbeitet. Für metallische Werkstoffe, wie hier den nichtrostenden Stahl, ist die Induktionshärtung eine effiziente Lösung. Bei der induktiven Erwärmung wird das metallene Werkstück – partiell oder komplett – mittels einer stromführenden Spule einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt. Das Anlegen dieses Feldes erzeugt im Material Wirbelströme, die entgegengesetzt zum ursprünglichen Strom fließen und so die Wärme entstehen lassen. Die Induktion sorgt somit für ein sekundenschnelles Erwärmen von elektrisch leitfähigen Bauteilen, was die Aufheizzeit drastisch reduziert und ein beschleunigtes Aushärten ermöglicht.

Durch weitere Tests und nach einem Feldversuch über zwölf Monate hinweg wurde das Verfahren so weitergeführt, dass der Klebstoff in 5 s optimal ausgehärtet werden konnte. Der von Manovia auf die Bedürfnisse angepasste Induktionsautomat braucht im Vergleich zum Durchlaufofen nur wenig Platz und verbraucht gerade mal 2 kw Stromleistung.

Der richtige Klebstoff zählt
Da der Klebstoff mindestens genauso wichtig wie der Aushärtungsprozess ist, entschied man sich für ein für die Induktion geeignetes 1K-Epoxidharz. Es überzeugt vor allem mit seiner sehr hohen chemischen Beständigkeit, die gerade bei aggressiven Löschmitteln von Bedeutung ist. Der Konstruktions- und Strukturklebstoff DELOMONOPOX AD 295 verfügt über ein gutes Fließverhalten und damit gute Verarbeitungseigenschaften im Produktionsprozess. Zudem kommt er speziell bei Metallverklebungen und bei Anwendungen zum Einsatz, bei denen es um Festigkeit und gleichzeitig Zuverlässigkeit geht.

Fazit
Dank der Klebstoffaushärtung mittels Induktion können die Feuerlöscher-Manometer vollautomatisch und kostengünstig produziert werden. Dass sich das Forschen nach Alternativen auszahlt, zeigt sich auch in der Verleihung des Innovationspreises des Landes Baden-Württemberg an FT Manovia für diese Lösung.

Fakten für Konstrukteure
• Bei Materialwechseln macht es Sinn, das Kleben als Verbindungstechnologie zusammen mit Spezialisten zu prüfen

Fakten für Einkäufer
• Erst die richtige Kombination aus Klebstoff und Verarbeitungstechnik schöpft das Effizienzpotenzial aus. Hier lohnen sich ausführliche Untersuchungen

Fakten für Qualitätsmanager
• Mit den richtigen Klebstoffen sind keine Qualitätseinbußen zu erwarten

Hintergrundinfos zu Manovia
Das mittelständische Unternehmen wurde 1998 gegründet und ging aus der damaligen F+R Förster und Rothmann GmbH, einem Hersteller von Druckmessgeräten, hervor. Die Produktion verläuft vollautomatisch im Zwei-Schicht-Betrieb. Das Unternehmen ist der größte europäische Hersteller für Feuerlöscher-Manometer und besitzt einen weltweiten Kundenstamm. Manovia ist ISO 9001:2015 zertifiziert und hat seit 2005 eine eigene Produktionsstätte in Shanghai.

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