IT-Security – auch ein Aspekt für die Dichtungstechnik. Teil 1: Industrie 4.0 – Chance und Herausforderung

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Holger Best

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Bärbel Schäfer

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Weitere Fachartikel aus DICHT! Ausgabe 1.2020:

Standpunkte:

Viele Einzelgespräche in den letzten Monaten klangen nervöser, als dieses Stimmungsbild es widerspiegelt. Hypes und langjährige Missstände werden von den mehr als 220 teilnehmenden Personen in vielen Punkten eher nüchtern betrachtet. Ob das den absehbaren Herausforderungen gerecht wird, werden die nächsten Jahre zeigen.

 

 

 

 

Noch mehr als bei anderen Dichtungen greift die Produktsicht bei dynamischen Dichtsystemen heute zu kurz. Im Zuge aktueller Trends tragen moderne Systemlösungen heute den unterschiedlichsten Anforderungen quer durch alle Branchen Rechnung.

„Im Kontext der vielen aktuellen technischen Entwicklungen wachsen die Anforderungen an dynamische Dichtsysteme.“ – Dr. Bernhard Jenisch, Vice President EB Complexity Management, EagleBurgmann Germany GmbH & Co. KG

„Die ganzheitliche Betrachtung von dynamischen Dichtsystemen führt auch zu neuen Ansätzen, den steigenden Anforderungen an diese Systeme gerecht zu werden.“ – Dr. Mandy Wilke, Senior Manager Global Technical Management, Trelleborg Sealing Solutions

„Moderne Dichtungslösungen sind Systemlösungen und müssen auch so gedacht werden.“ – Andreas Genesius, Vice President Research & Development, KACO GmbH + Co. KG

„Die Optimierung klassischer Dichtungstechnik für Online-Zustandsüberwachung und spezielle Anwendungen sind nur zwei Anforderungen, denen wir uns heute stellen.“ – Dr. Georg Flade, Sealing Technology, STASSKOL GmbH [...]

Dr. Bernhard Jenisch (EagleBurgmann Germany GmbH & Co. KG), Dr. Mandy Wilke (Trelleborg Sealing Solutions), Andreas Genesius (KACO GmbH + Co. KG), Dr. Georg Flade (STASSKOL GmbH)
Dichten:

Es gibt oft technische Mittel und Wege, die auf den ersten Blick scheinbar die Lösung für ein Problem bieten. Auf den zweiten Blick und genauer betrachtet, werden systembedingte Grenzen deutlich – und Probleme in der Praxis sind dann eigentlich vorprogrammiert. Thema dieser Ausgabe sind Hilfs- und Trennmittel sowie Dichtpasten.

Für die Montage von Dichtungen werden diese benötigt, weil sich die Dichtungen ohne eine zusätzliche Befestigung nicht sicher montieren lassen. Dies ist z.B. bei Montagen, bei

• denen die Dichtung über Kopf eingesetzt werden muss,

• senkrecht stehenden Flanschverbindungen mit Nut und Feder oder Vor- und Rücksprung oder

• denen die Dichtung beim Fügen der Flanschteile nicht gehalten werden kann (z.B. bei Wärmetauschern mit Rohrbündelplatte oder Anschlussarmaturen für Schläuche an Tankwagen) der Fall.

Hilfsmittel wie Kleber, Dichtpasten und Trennmittel dürfen nach der Technischen Richtlinie für Betriebssicherheit TRBS 2141:2019-3 [1], Absatz 6.5, Festlegung von Schutzmaßnahmen im Rahmen der Montage und Installation, zweiter Spiegelstrich, (ex TRBS 2141-3:2009-09, Absatz 4.1.3 Montage, Installation, Ausrüstung) folgendermaßen eingesetzt werden: „Es werden nur geeignete Dichtungen verwendet. Auf Hilfsmittel wie Dichtpasten und Trennmittel wird nur in begründeten Einzelfällen zurückgegriffen.“ [...]

 

Mehr zu Lösungen sowie Normungsaspekten

Peter Thomsen (Lannewehr + Thomsen GmbH & Co. KG)

Dichtungen und Industrie 4.0 haben heute eigentlich wenige Berührungspunkte. Das wird sich durch intelligente Dichtungen und den Rahmenbedingungen für Dichtungen in zunehmend vernetzten Anlagen ändern. Und damit lohnt sich ein Blick auf das weite Feld der IT-Sicherheit – insbesondere hinsichtlich der Sensibilisierung für ein Thema, das uns in Zukunft öfter beschäftigen wird.

Dichtungsexperten auf Anwender- und Herstellerseite haben wenig Berührungspunkte mit IT-Sicherheit. Das ändert sich jedoch dann, wenn die Dichtung zum Sensor – und damit zum korrumpierbaren Bauteil – wird oder in vernetzten automatisierten Anlagen die Rahmenbedingungen für Dichtungen manipulativ verändert werden können und sie versagen. Das hat genau genommen mit der Dichtung nichts zu tun, sondern erweitert nur den Betrachtungswinkel für den Einsatz einer Dichtung. Die Rahmenbedingungen für den erfolgreichen Einsatz von Dichtungen basieren heute auf der Basis vieler Daten und ihrer Konstanz. Über Bedrohungsszenarien kann man viel spekulieren und wird doch kaum auf alle möglichen Angriffe der Zukunft kommen. Das liegt auch daran, dass viele Anlagen quer durch alle Branchen IT-seitig bis heute nicht oder nur schwer angegriffen werden konnten und wurden. Die Gefahr steigt mit dem Hype von „Industrie 4.0-Konzepten“, weshalb man diesen Aspekt auch bei der Auswahl einer Dichtung reflektieren sollte. Die Vernetzung hat bereits vor dem „Industrie 4.0-Hype“ stattgefunden, nur hält sich der Mythos der isolierten Anlage („Airgap“) bis heute hartnäckig.

IT-Sicherheit spielt auch eine Rolle, wenn Dichtungen im 3D-Druck datenbasiert hergestellt werden und wenn zukünftig vielleicht sogar KI bei der Dichtungsentwicklung eingesetzt wird. In einer digitalisierten Industriegesellschaft wird das Thema zwangsläufig immer wichtiger und muss verstanden werden.  [...]

Robert Kremer (bluecept GmbH – Simplified Industrial Security)

Den richtigen O-Ring für die jeweilige Anwendung zu finden, wird immer schwieriger oder auch nicht. Hilfsprogramme können den Konstrukteur bei zentralen dichtungstechnischen Fragestellungen unterstützen.

Dichtringe werden je nach Anwendung unterschiedlich stark verpresst. So stellt man die Verpressung eines ruhenden O-Ringes je nach Schnurstärke zwischen 15 und 30% ein. Bei dynamischen Anwendungen bleiben die Werte i.d.R. darunter. Die Verformungskraft, die aufzuwenden ist, um einen O-Ring bis auf das gewünschte Maß zu verpressen, ist abhängig von der Härte des Dichtungswerkstoffes sowie von der Schnurstärke und dem Innendurchmesser des Dichtringes. Für den Konstrukteur ist es häufig von Interesse zu wissen, mit welcher Verpress- bzw. Montagekraft er zu rechnen hat, wenn er einen bestimmten O-Ring einsetzen möchte. Sicher bekommt man darauf eine Antwort, indem man den O-Ring in die vorgesehene Nut einlegt und danach um das vorgesehene Maß verpresst. Es versteht sich aber von selbst, dass dieses Verfahren zeitaufwändig und teuer ist. Die gestellte Frage lässt sich heutzutage weit weniger aufwändig beantworten, wenn man den hier geschilderten Anwendungsfall mit einem, kommerziell erhältlichen, Berechnungsprogramm nach der Methode der Finiten Elemente analysiert. Jedoch hat nicht jeder Konstrukteur oder Anwender ein solches – zugegebenermaßen teures und häufig nur von Spezialisten zu bedienendes – Berechnungsprogramm zur Verfügung. Ein anderer Ansatz ist ein „passgenaues“, leicht zu bedienendes PC-Programm, das vom Ingenieur- und Sachverständigenbüro Achenbach entwickelt wurde. [...]

Dr. Manfred Achenbach (Ingenieur- und Sachverständigenbüro Achenbach)

Was haben Schmiedepressen, Brauereien, Kraftwerke, Öfen, Pumpen, Schiffe, Lkw, Ventilatoren und Zementfabriken gemeinsam? Ihre Effizienz wird u.a. durch die richtigen Dichtungen bestimmt. Die Potenziale sind gleichermaßen bei Erstausrüstung und Instandhaltung interessant.

Immer engere Margen, hoher Preisdruck, kürzere Markteinführung, kontinuierlich steigende Qualitätsanforderungen zwingen Unternehmen dazu, ihre Anlagen zu optimieren und ihre Produkte kostengünstiger herzustellen. Besonders Unternehmen im Werkzeugbau sind gefordert, neue Möglichkeiten zu nutzen und damit flexibler und wirtschaftlicher zu produzieren.

Energieeffizienz ist dabei nicht nur aus umwelt- und klimapolitischen Gründen wichtig. Durch die kontinuierlich steigenden Energiepreise und die stetig wachsenden Anforderungen seitens Politik und Gesellschaft wird der ressourcenschonende Umgang mit dem Wirtschaftsgut „Energie“ immer mehr zum strategischen Faktor. Durch die Forderung, den CO2-Ausstoß zu reduzieren, gewinnen Nachhaltigkeit und der bewusste Umgang mit Energie gerade bei Hydrauliklösungen im Maschinen- und Anlagenbau an Bedeutung. Nachhaltigkeit und der schonende Umgang mit Rohstoffen wird damit auch zum Wettbewerbsvorteil der Unternehmen und erhöht letztendlich die Wettbewerbsfähigkeit einer ganzen Branche. [...]

Pierre Al-Darra (Chesterton International GmbH)

Bauteile, die in Lackierprozessen eingesetzt werden, unterliegen hohen Sauberkeitsanforderungen. Das VDMA Einheitsblatt 24364 definiert allgemeingültige Prüfungen auf lackbenetzungsstörende Substanzen und ist eine wichtige Grundlage zur Bestimmung der LABS-Konformität in Lackierbetrieben.

Bauteile, die in Lackierprozessen eingesetzt werden, müssen hohe Anforderungen bezüglich ihrer Sauberkeit erfüllen. Nicht nur die zu lackierenden Teile, wie z.B. Automobilkarossen, müssen frei von Verschmutzungen sein, die einen gleichmäßigen Lackauftrag verhindern können, sondern alle Produkte und Stoffe, die im Lackierbetrieb im Einsatz sind. Lackbenetzungsstörende Substanzen (LABS) dürfen weder direkt noch indirekt auf die Substrate oder in den Lack verschleppt werden. Die Sauberkeitsanforderungen an die eingesetzten Produkte werden oft als Silikonfreiheit, LABS-Freiheit oder auch LABS-Konformität definiert.

Zahlreiche, überwiegend von Automobilherstellern oder Lackverarbeitern erstellte Spezifikationen definieren Methoden, um die LABS-Freiheit von Bauteilen und Stoffen zu überprüfen. Häufig wird mit pauschalen Anforderungen unabhängig vom reellen Einsatzbereich der Produkte gearbeitet. Die so definierte LABS-Freiheit spiegelt daher nicht unweigerlich die Eignung der Produkte für einen Einsatz in Lackierbetrieben wider. Zulieferer sehen sich mit teilweise recht scharfen und sehr unterschiedlichen Anforderungen an die Prüfung der LABS-Freiheit ihrer Bauteile konfrontiert und müssen häufig mehrere Spezifikationen auf ein Produkt anwenden. [...]

Simone Frick (seals‘n‘finishing)

Das Abdichten emaillierter Flansche erfordert den Einsatz von genau auf den Anwendungsfall abgestimmten Dichtungs- und Verbindungssystemen. Inzwischen stehen viele technische Detaillösungen zur Verfügung, die auch der erwarteten neuen Version der TA Luft Rechnung tragen.

Emaillierte Apparate werden in der chemischen und pharmazeutischen Verfahrenstechnik eingesetzt. Bei diesen emaillierten Apparaten mit Volumina von bis zu 120.000 l wird die gesamte produktberührte Innenoberfläche in mehreren Bränden mit einer Emailschichtdicke von 1,4 bis 2 mm beschichtet. Qualitätsmerkmale technischer Emaillen sind in ISO 28721-1 (ehemals DIN EN 15159-01:2006, vorher DIN 28063) genormt. Technisch emaillierte Apparate werden so ausgelegt und dimensioniert, dass es während des Betriebs (Druck, Temperatur, Temperaturdifferenzen sowie äußere Lasten) zu keinem plastischen Fließen des Grundwerkstoffes kommt. Dazu wird ein hoher Sicherheitsfaktor von mindestens zwei gegenüber dem Erreichen der Streckgrenze des Grundwerkstoffes angenommen. So wird gewährleistet, dass die Emaillierung nicht infolge mechanischer oder thermischer Spannungen geschädigt wird und der Apparat damit unbrauchbar würde. Aufgrund dieser Dimensionierungsregeln müssen die Grenzen der Belastbarkeit emaillierter Flansche unbedingt eingehalten werden. Aber auch die zu verwendenden Flanschdichtungen müssen die geometrischen Randbedingungen (Verzüge, Balligkeit) sicher ertragen können. [...]

Dr.-Ing. Jürgen Reinemuth (Thaletec GmbH)

Dichtungen werden aus den verschiedensten Gründen in der Praxis geschädigt. Neben dem Erkennen der Schadensursache werden dann mögliche Abhilfemaßnahmen wichtig – für die Instandhaltung, aber auch bereits bei der Erstausrüstung von Anlagen mit Dichtungen.

Werden O-Ringe wiederkehrend bzw. zyklisch in sich verdreht, also leicht verdrillt, können sie dadurch spiralförmige Markierungen oder Einschnitte bzw. Risse bekommen. Spiralrisse kommen hauptsächlich in dynamischen Anwendungen vor. Sie entstehen, wenn es bei Kolbenbewegungen zu stark unterschiedlichen Drehwinkeln/Verdrillungen – über den Umfang des O-Ringes verteilt – kommt. Damit es zu so wenigen Rollbewegungen des O-Rings wie möglich kommt, sollte Folgendes berücksichtigt werden:

• Durch die richtige Wahl der O-Ring Abmessung, der Verpressung, der installierten Innendurchmesseraufweitung des O-Rings und der Oberflächengüte der Einbauräume kann die Gefahr von Spiralrissen bereits deutlich reduziert werden. Eine besondere Bedeutung kommt dem Durchmesserspiel und der damit verbundenen Exzentrizität zu. Wird ein O-Ring unterschiedlich über seinen Umfang verpresst, kommt es bei Hubbewegungen eines Kolbens in Bereichen mit geringerer Verpressung zu einem Gleiten, während es in Bereichen mit höherer Verpressung zu einem Abrollen des O-Rings kommt. Die dabei entstehenden Torsionsspannungen können bis zum Durchriss führen.

• Fehlende oder nur teilweise vorhandene Schmierung kann dies ebenfalls verursachen.

• In kritischen Anwendungen empfehlen sich steifere Dichtungswerkstoffe mit einem hohem Torsions- und Weiterreißwiderstand. Auch in statischen Anwendungen können Spiralrisse auftreten, sind aber eher selten. [...]

Dipl.-Ing. Bernhard Richter (O-Ring Prüflabor Richter GmbH)

Immer dann, wenn Hydraulikzylinder oder Wälzlager vorschnell versagen, kann ein Dichtungsversagen die Ursache sein. Ungeplante Maschinenstillstände sind teuer und verursachen Stress und Hektik. Mit einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie kann das Schreckgespenst „Dichtungsschaden“ leicht gebannt werden – wenn den Instandhaltern die Ansätze bewusst wären.

Für das Versagen von Dichtungen kann es viele Gründe geben. Ein Instandhalter sollte deshalb verschiedene Aspekte bei der Fehlerortung berücksichtigen. Die folgenden zehn Dichtungsschäden sollte jeder kennen:

• mechanische Schäden an der Dichtfläche (Kratzer, Korrosionsstellen oder andere

Schäden)

• Alterung des Dichtungswerkstoffs

• Spaltextrusion bei O-Ringen

• Mangelschmierung, schlechte Schmierstoffversorgung

• Verschleiß der Gegenlauffläche

• Wechselwirkung mit Schmieröl oder -fett

• „Dieseleffekt“ – plötzliche Druckstöße im Hydrauliksystem

• Dekompression

• Montagefehler

• falsche Dichtungsabmessungen oder im Ersatzteillager vorgeschädigte Dichtungen

Ein weiteres zentrales Dichtungsthema ist Werkstoff-Know-how. Nicht jede schwarze Dichtung ist aus NBR und nicht jede weiße aus PTFE. Eine NBR-Dichtung ist nicht gleich eine NBR-Dichtung und das gilt für alle anderen Dichtungswerkstoffe. Wer also Dichtungsschäden vermeiden möchte, darf sich in puncto Werkstoff nicht mit dem kleinsten Nenner zufriedengeben. [...]

Helmut Winkler (TMM)

Wasser ist der Feind von Elektronik im Fahrzeug. Die Schutzart IP67 definiert den nötigen Schutz. Es ist allerdings nicht trivial, IP67 in eine sinnvolle Leckrate für die Prüfung im Fertigungsprozess zu übersetzen. Zumal die erforderliche Grenzleckrate auch vom Gehäusematerial abhängt: Aluminium ist z.B. weitaus kritischer als Kunststoff.

Mit der wachsenden Bedeutung der Elektromobilität werden naturgemäß auch Traktionsbatterien immer wichtiger. Bei ihrer Fertigung spielt die Qualitätssicherung eine zentrale Rolle. Die Käufer von Elektrofahrzeugen erwarten sowohl Betriebssicherheit als auch Langlebigkeit. Leider zählt Wasser zu den im Straßenverkehr allgegenwärtigen Feinden einer Lithium-Ionen-Antriebsbatterie. Bei Wassereintritt droht in der Batterie ein Kurzschluss und damit Brandgefahr. Ein weiteres Bauteil, dessen Funktionssicherheit von der Wasserdichtheit seines Gehäuses abhängt, ist das Steuergerät der Batterie. Die Schutzklasse IP67, die für viele elektronische Komponenten im Fahrzeug gilt, gibt vor, wann ein Bauteil die Anforderung an den Schutz gegen Wassereintritt erfüllt.

Eine eingehende Betrachtung verdeutlicht zwei Aspekte:

1. Erstens: Die für einen Schutz nach IP67 erforderlichen Grenzleckraten sind üblicherweise nur mit modernen Prüfgasmethoden zu testen.

2. Das Gehäusematerial selbst hat einen deutlichen Einfluss auf die Dichtheitsanforderungen, weil sich Wassertropfen von manchen Materialien leichter ablösen – und so durch einen Leckkanal ins Gehäuse eindringen – als von anderen. [...]

Mark Blaufuß (INFICON GmbH)
Kleben:

Die Aushärtezeiten von Materialien sind heute in vielen Fällen in kürzer getakteten Fertigungsprozessen ein zentrales Thema. Mit einem neuen, zum Patent angemeldeten Aushärtekonzept ist – je nach Material – eine deutliche Verkürzung der Aushärtezeit möglich.

Taktzeiten sind der Schrittgeber der automatisierten Fertigung in vielen Branchen. Leider haben Dicht- und Vergussmaterialien und Klebstoffe die unangenehme Eigenschaft, dass sie – anders als feste Baugruppen – aushärten müssen und damit Einfluss auf die Taktzeit einer Fertigung haben. Da in der automatisierten Fertigung immer schneller produziert werden soll, gibt es seit Jahren verschiedene Ansätze, die darauf abzielen, die Aushärtezeiten der verwendeten Materialien zu minimieren. Mit der neuen modularen Mikrowellentechnologie RAKU® Microwave Curing werden jetzt ultraschnelle Aushärte- und Prozesszeiten beim Mischen und Dosieren von Dichtungsschäumen, Klebstoffen und Vergussmassen erzielt. Im Mittelpunkt der Entwicklung steht die thermische Aktivierung von 1K- und 2K-Kunststoffsystemen mittels Mikrowellenstrahlung.

Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von 300 MHz bis 300 GHz und kommen in unterschiedlichen Anwendungen zum Einsatz, z.B. in der Radartechnik, bei drahtlosen Kommunikationssystemen oder zur Materialerwärmung. Hier ist wohl die Funktion des Mikrowellenherdes am bekanntesten. Bei der Materialerwärmung durch Mikrowellen spricht man auch von dielektrischer Erwärmung, worunter man die Erwärmung in einem elektrischen Wechselfeld versteht. Damit sich ein Material in einem elektrischen Wechselfeld jedoch erwärmt, muss es eine asymmetrische Molekülstruktur aufweisen. Moleküle mit einer asymmetrischen Struktur verfügen nämlich über elektrische Dipole, welche sich immer in die Feldrichtung des elektrischen Wechselfeldes drehen. Dadurch entstehen Rotationsschwingungen, wodurch intermolekulare Reibung und somit Wärmeenergie erzeugt wird. [...]

Dr. Frank Dürsen (RAMPF-Gruppe)

Warum absolvieren Klebfachleute eine Weiterbildung im Rahmen der DIN 2304? Ganz einfach: Es macht im Hinblick auf die unterschiedlichen persönlichen beruflichen Rahmenbedingungen bei Herstellern, Händlern und Anwendern definitiv Sinn. Und weil Kleben eigentlich erst dann fasziniert bzw. Spass macht, wenn man diese Technologie ganzheitlich versteht.

Prüfungsvorbereitungen erzeugen immer eine besondere Atmosphäre – das kennt man noch aus der eigenen Schul- und Studienzeit. Das war natürlich bei den Prüfungsvorbereitungen eines DVS®/EWF-Lehrganges, die die Innotech Marketing und Konfektion Rot GmbH als Kooperationspartner des Fraunhofer IFAM durchführt, nicht anders – die Luft knisterte schon ein wenig. Und noch etwas war wie in der Schulzeit: Auch da gab es Mitschüler, die sich ein umfangreiches Faktenwissen angeeignet hatten, und andere, die Themen ganzheitlich erfasst haben und sich so den Prüfungsfragen näherten. Um es vorwegzunehmen: Letztere tun sich in einer DVS®/EWF-Klebprüfung und später in der Praxis deutlich leichter. Buruk Sen, EAE und Bereichsleitung Dienstleistungen, und Joachim Rapp, Geschäftsführer, wiesen deshalb in den ausführlichen Prüfungsvorbereitungen mehrfach darauf hin, dass man Grundwissen beherrschen müsse, es beim Detailwissen aber reiche, wenn man wisse, wo eine Information im Bedarfsfall schnell zu finden sei. Dazu müsse man allerdings die Zusammenhänge zwischen Materialien, den zu verklebenden Bauteilen, Klebstoffauswahl, Vorbehandlung der Klebflächen, Auftrag, Aushärtungen, Qualitätssicherung etc. verstanden haben. Denn nur mit einem ganzheitlichen Verständnis der Klebtechnologie lassen sich Fragestellungen in der Praxis einfacher lösen. Wenn man weiß, wo man ansetzen muss. [...]

Holger Best (ISGATEC GmbH)

Klebebänder kennt jeder, ohne jedoch meistens ihr Potenzial für industrielle Anwendungen zu kennen. Dabei lohnt es sich, bei vielen Klebprojekten auch diese Lösungen mit in Betracht zu ziehen.

Jeder kennt sie, denn Klebebänder begegnen uns alltäglich als Pflaster bei Verletzungen, als Abdeckbänder bei Malerarbeiten oder Fusselrollen beim Entfernen von Tierhaaren. Sie sind schnell zur Hand, wenn man Pakete verschicken, Poster aufhängen oder etwas reparieren will. Aber können Klebebänder nicht mehr leisten als das, was wir aus dem Alltag gewohnt sind? Was wäre, wenn wir die Möglichkeiten und Vorteile unterschätzen, die sie uns – vor allem in industriellen Anwendungen – bieten?

Doppelseitige Klebebänder sind Flüssigklebstoffen oder mechanischen Verbindungen in vielen Bereichen ebenbürtig. Trotzdem wird Klebebändern im Vergleich zu den gängigen Fügelösungen nicht zugetraut, gleichwertige und dauerhafte Klebungen zu erzielen. Bei der Wahl der geeigneten Verbindungslösung ist dies das zentrale Vorurteil gegenüber Klebebändern. Doch woher kommt diese Einstellung? Als Endverbraucher kommen wir nur selten mit Hochleistungs-Klebebändern in Berührung. Wir sind gewohnt, dass Klebebänder ein günstiges Verbrauchsmaterial sind. Tatsächlich werden auch über 65% der weltweit verwendeten Klebebänder für einen temporären Verwendungszweck genutzt, z.B. zum Verschließen von Versandkartons. Dabei übersehen wir die funktionalen Klebebänder, die z.B. in Auto und Handy eingesetzt werden und dort über die gesamte Produktlebensdauer verbleiben. Diese sorgen nicht nur für eine zuverlässige Verbindung der Fügepartner, sondern erfüllen auch weitere Aufgaben wie Korrosionsschutz, Vibrationsdämpfung oder Spannungsausgleich [...]

Fabrizio Malek, Dr. Marcus Weber (VITO Irmen GmbH & Co. KG)

Kleben funktioniert, wenn man es richtig macht. Und „richtig machen“ bedeutet, alle relevanten Aspekte ganzheitlich zu berücksichtigen. Der Gliederung des Leitfadens „Kleben – aber richtig“ des IVK e.V. folgend, wird jeweils ein Aspekt der Klebtechnik in den Mittelpunkt gestellt und unter drei Schwerpunkten beleuchtet – diesmal die „Klebstoffauswahl“.

Wenn man berücksichtigt, dass allein in Deutschland weit über 30.000 verschiedene Klebstoffprodukte am Markt sind, wird deutlich, wie komplex die Auswahl des geeignetsten Klebstoffs für eine Klebverbindung werden kann. Denn: Einen „Alleskleber“ gibt es genauso wenig, wie es eine „Universalschraube“ gibt!

Welche Probleme entstehen in der Praxis, wenn die Klebstoffauswahl nicht fachgerecht erfolgt?

Als Basis der Klebstoffauswahl dient das zuvor erstellte Anforderungsprofil (Lastenheft) – siehe Teil 2 dieser Kolumne – der geplanten Klebung. Dieses wird nun für eine Klebstoffvorauswahl dahingehend erweitert, als dass die mechanischen Lasten (statisch, dynamisch, Crash), die thermischen Belastungen (Extremwerte, schnelle Wechsel), die chemischen Beanspruchungen, inkl. Feuchtigkeit, sowie die mögliche Strahlungsbelastung (z.B. UV) so sorgfältig und vollständig wie möglich ermittelt werden. [...]

 

Teil 1: Von der Idee zum Produkt - den Klebprozess ganzheitlich betrachten

Teil 2: Planen einer Klebung

Teil 3: Werkstoffeigenschaften beachten

Teil 4: Gestalten einer Klebung

Professor Dr. Andreas Groß (Fraunhofer IFAM)

In meiner letzten Kolumne habe ich Sie an die Notwendigkeit, zu klebende Flächen von allen Fremdschichten zu befreien, d.h. an das Reinigen herangeführt. Doch Vorsicht: Nicht immer sind gereinigte Flächen bereit für das Kleben. Meist muss sich ein Vorbehandlungsprozess für ein optimales Klebergebnis anschließen. Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten:

• Mechanische (z.B. durch Schmirgeln, Strahlen oder Bürsten, um Anhaftungen und Oxidschichten zu entfernen und die Oberfläche zu vergrößern),

• chemische (z.B. durch Beizen, Fluorierung oder Chromatierung können ebenfalls Anhaftungen in Oxidschichten entfernt und in gewissem Maß die Oberflächen vergrößert werden),

• thermische (z.B. durch Beflammen oder durch einen Plasmabogen kann man vor allem Kunststoffe großflächig vorbehandeln) oder

• elektrische (die Verwendung von Corona oder Niederdruckplasma eignen sich ebenfalls sehr gut für die Vorbehandlung von Kunststoffen, jedoch eher für kleinere Flächen und bei geringerer Arbeitsgeschwindigkeit). [...]

Thomas Stein (IMTS Interims Management)
Polymer:

Wer heute für Dichtungen und Formteile den 3D-Druck einsetzen will, betritt in vieler Hinsicht Neuland. Das bedeutet aber nicht, dass Projekte ein offenes Ende haben müssen und/oder zur Spielwiese werden.

Eine neue Fertigungstechnologie wie der 3D-Druck verlangt ein neues Zusammenspiel von Menschen, Maschinen, Orten und Abläufen. Der erfolgreiche Einsatz eines industriellen 3D-Druckers sowie die Realisierung von 3D-gedruckten Bauteilen setzt also eine andere Denk- und Herangehensweise voraus, als dies mit bekannten traditionellen Fertigungsverfahren für Dichtungen und Formteile der Fall ist. Trotzdem ist die Berücksichtigung der additiven Fertigung (3D-Druck) bei bekannten, eher schwierigen Fertigungsproblemen oder bei neuen Produkten i.d.R. ein großer Gewinn für alle Beteiligten.

Um jedoch aus der bekannten, traditionellen Entwicklungs- und Fertigungswelt auszubrechen, ist es wichtig, sich dieser zwar nicht neuen, aber in der Praxis noch zu unbekannten Fertigungstechnologie grundsätzlich zu öffnen. Man muss bereit sein, neue Wege zu gehen, damit man überhaupt eine 3D-gedruckte Lösung kreieren kann. Denn wie immer bei Dichtungen und Formteilen steht auch beim 3D-Druck die Anwendung an erster Stelle und das Aussuchen der richtigen Technologie folgt. Diese Herangehensweise ist deshalb so wichtig, da es für viele Anwendungsfelder unterschiedliche Drucktechnologien gibt und mit einer Drucktechnologie nicht alle Anwendungen umsetzbar sind. Es geht also weniger darum, eine gute oder schlechte Drucktechnologie zu finden, sondern eher darum, die Drucktechnologie zu finden, die zur Anwendung passt und ihre Funktion gewährleistet. Grundsätzlich ist zu beachten, dass 3D-Druck meist dann interessant wird, wenn man über neue Lösungen nachdenkt oder bei bestehenden Lösungen, die bereits mit traditionellen Fertigungsverfahren umgesetzt wurden, mehr Individualität (Varianten) und Flexibilität, kleinere Stückzahlen oder eine Funktionserweiterung hinzukommen soll. Dazu kommt, dass zunehmend moderne Dichtungsgeometrien mit klassischen Verfahren einfach nicht mehr zu fertigen sind. Die größte Hebelwirkung erzielt der 3D-Druck, wenn bei neuen Herausforderungen von Beginn an neu gedacht werden kann, dabei viel Geld und Zeit eingespart wird und die Innovationskraft im Unternehmen dadurch steigt. [...]

Johannes Lutz (3D Industrie GmbH)

Warum sind wir heute hier? Dies war die Frage, mit der das Werkstoffforum eröffnet wurde. Die Antworten waren so vielschichtig wie die Auswahl eines geeigneten Werkstoffes in der Praxis.

Dichtungslösungen sind Werkstofflösungen – diese einfache Formel hört man immer wieder. Doch was ist dran an dieser Formel? Vieles, aber längst nicht alles. Wer nur die Dichtung – und hier den Werkstoff – fokussiert, ignoriert die notwendige ganzheitliche Betrachtung der Dichtstelle für eine optimale Lösung. Allerdings zeigt die Entwicklung der letzten Jahre, dass steigende Anforderungen in allen Branchen vielfach mit Werkstoff- und Compound-Entwicklungen gelöst werden und weniger konstruktiv.

Bei der Betrachtung von Schadensfällen und bei den vielen vorgestellten Lösungsansätzen sollte man sich grundsätzlich von dem Gedanken verabschieden, eine Dichtung sei ein C-Teil. Viel zu hoch ist die Bedeutung moderner Dichtungen und ihrer Werkstoffvielfalt für Lösungen im Rahmen aktueller Trends in der Industriegesellschaft. Mit dieser Bedeutung wächst auch der Bedarf an Fachwissen und Lösungspartnern, denn die Menge an Werkstoffen und die immer spezielleren Rahmenbedingungen für den Einsatz von Dichtungen sprechen eindeutig gegen eine simple Beschaffung eines C-Teils. Deshalb waren sicherlich einige der rd. 50 Teilnehmer des Forums gekommen. Zumal aktuelle ISGATEC-Umfragen zeigen, dass die Dichtungswerkstoffauswahl in der Praxis durchaus problematisch ist und oft der Überblick über die Möglichkeiten fehlt. Glaubt man, diesen Überblick zu haben, stellt sich die Frage, welche Informationen stimmen und welche „Fake“ sind. Dass PTFE nicht gleich PTFE ist, sollte bekannt sein und diese Aussage gilt für alle Werkstoffe. Da hilft in der Praxis nur eine genaue Spezifikation auf der Grundlage eines vollständigen Anforderungskataloges. Gleiches gilt für die Aussagen von Datenblättern. Verschiedene Referenten wiesen darauf hin, diese bitte nur als Richtwerte zu verstehen und die Daten im Projekt genau zu verifizieren. Auch wurde immer wieder auf die Bedeutung der frühzeitigen Kommunikation zwischen Anwender und Lösungspartner hingewiesen, um in immer kürzeren Projektzeiträumen die optimale Lösung zu ermitteln. In diesem Kontext wurden – quer über alle Dichtungswerkstoffe – Entwicklungen und Projekte vorgestellt. Diese waren die Basis für einen regen Meinungsaustausch. Auch deshalb waren die Teilnehmer hier. [...]

Holger Best (ISGATEC GmbH)

Silikonprofile werden in vielen Varianten und Bereichen eingesetzt. Die Werkzeuge für ihre Produktion optimal auszulegen, war bisher aufwändig. Ein neues Simulationskonzept bietet hier einen interessanten Ansatz.

In einem gemeinsamen Projekt haben die M+S Silicon GmbH & Co. KG und die IANUS Simulation GmbH hochkomplexe Vorgänge bei der Auslegung von Silikonprozessen vollumfänglich digitalisiert. Damit wird der Grundstein für echte digitale Zwillinge im Werkzeugbau für Silikonprofile gesetzt. Die Werkzeugauslegung erfolgt mit dem System effizienter und führt zu stark reduzierten Produktionskosten und kürzeren Lieferzeiten.

Die Verarbeitung von Silikonkautschuk erfordert viel Expertise im Umgang mit dem Material. Anders als in der Verarbeitung der meisten organischen Kautschuke und thermoplastischer Kunststoffe basiert die Silikonverarbeitung oftmals auf einem spezifischen betriebsinternen Erfahrungsschatz. Besonders in der Auslegung von Werkzeugen kommen komplexe Materialeigenschaften zum Tragen, die für eine exakte (digitale) Auslegung zwangsläufig berücksichtigt werden müssen. [...]

Markus Geveler, Tobias Herken (IANUS Simulation GmbH), Timo Bollermann, Denis Mitev (M+S Silicon GmbH & Co. KG)

Die Kunststoffindustrie steht bei der aktuellen Umweltdiskussion schnell am Pranger. „Dafür gibt es keinen Grund“, meinen Gerhard und Julian Kremer, Geschäftsführer der Kremer-Kautschuk- Kunststoff GmbH & Co. KG, und erläutern, wie moderne Kunststoffbauteile, u.a. mit Dichtfunktion, zu umweltgerechten Produkten beitragen können und man sie zudem klimaneutral herstellen kann.

Auf welche Trends und Entwicklungen muss sich Ihr Unternehmen heute bei Formteilen, Profilen und Verbundteilen mit Dichtungsfunktion einstellen?

Kremer: Die Entwicklung geht zur Mehrkomponententechnik und damit zu Bauteilen wie Gehäusen mit direkt angespritzter Dichtung. Diese können wir mit unseren Möglichkeiten und unserer Erfahrung heute sehr gut realisieren. Auch stellen wir fest, dass verschiedene Produkte immer kleiner werden. In Verbindung mit Mehrkomponententechnik ist damit eine spezielle Lösungskompetenz nötig, die wir haben. [...]

Gerhard Kremer, Julian Kremer (Kremer-Kautschuk-Kunststoff GmbH & Co. KG)
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