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Fachmagazin DICHT!

DICHT! Ausgabe 3.2019

DICHT! Ausgabe 3.2019

Jahresabonnement Fachmagazin DICHT! im Inland
(4 Ausgaben)

Preis:
ab € 43,30
ISSN:
1863-4699

Fachartikel:

Standpunkte/Im Fokus:

Es gibt oft technische Mittel und Wege, die auf den ersten Blick die Lösung für ein Problem zu bieten scheinen. Auf den zweiten Blick und genauer betrachtet, werden systembedingte Grenzen deutlich – und Probleme in der Praxis sind dann eigentlich vorprogrammiert. Übergreifendes Thema dieser Ausgabe ist eine Anleitung zur optimalen, auf Dauer technisch dichten Dichtverbindung, sozusagen eine Basis für viele Dichtungslösungen.

Die Anforderungen an Dichtverbindungen (Flanschverbindungen mit Dichtung) begründen sich aus der gewünschten Funktion für den Betrieb und aus den Anforderungen der Gesetze, Vorschriften und Regelwerke. Sie müssen den Stand der Technik/Beste verfügbare Technik erfüllen. Die grundsätzliche Anforderung ist die Richtlinie 2014/68/EU (ex.97/23/EG), Druckgeräterichtlinie (DGRL). In den harmonisierten Normen werden die Anforderungen an die Bauteile geregelt. Die Richtlinie 2010/75/EU Industrieemissionen-Richtlinie verlangt die beste verfügbare Technik (Best Available Technic – BAT). Gefordert ist die Minimierung schädlicher Emissionen (Minimierungsgebot). Aus allen Richtlinien und Gesetzen begründet sich die Anwendung des Stand der Technik/Beste verfügbare Technik.

Für die Anforderungen an den Schutz der Umwelt gelten das Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) mit der TA Luft und das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) sowie das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG). In diesen Gesetzen werden die Anforderungen genannt. Üblicherweise verlangt der Betreiber vom Hersteller entsprechende Bescheinigungen. [...]

 

Mehr zu Lösungen sowie Normungsaspekten

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

KI (Künstliche Intelligenz), Start-ups, disruptive Entwicklungen – diese Begriffe sind für viele mittelständische Unternehmen im Bereich Dichten. Kleben. Polymer. Neuland und/oder mit Befürchtungen behaftet. „Die Befürchtungen sind meist überflüssig“ meint Dr.-Ing. Thomas Wenzel, Inhaber von startup to corporate, „und auf Neuland kann man mit einem projektbezogenen Ansatz die notwendige Sicherheit erlangen“.

Warum ist eine disruptive Entwicklung bei vielen Unternehmen eher negativ belegt?

Dr. Wenzel: Dafür kann es verschiedene Gründe geben. So z.B. dass disruptive Marktveränderungen oft Change für Unternehmen bedeuten. Im Bereich der Mobilität und den damit verbundenen Herausforderungen erleben wir das gerade. Vertraute evolutionäre Unternehmensentwicklungen greifen hier zu kurz und alle sind gefordert, sich zu verändern und etwas zu wagen. Denn oft ist gar nicht klar, wohin die Reise geht und ob der Weg erfolgreich sein wird. Automatisch steigt das Unwohlsein und die Reflexe, beim Alten zu bleiben, werden stark. Doch leider führt an disruptiven Veränderungen manchmal kein Weg vorbei. Aber letztendlich hat jedes Unternehmen die Wahl, seine Zukunftsentwicklung aktiv zu gestalten. Dabei ist ist sicherlich heute die Balance zwischen „altem Geschäft“ und Entwicklung von neuen Geschäftspotenzialen wichtig. Für eine zu starke Fokussierung auf das alte Geschäft und/oder eine zu langsame eher evolutionäre Unternehmensentwicklung gibt es mit Kodak, Nokia, Blackberry etc. inzwischen ein paar abschreckende Beispiele. [...]

Dr.-Ing. Thomas Wenzel (startup to corporate)

Die Frage ist angesichts der Vielzahl von Rohstoffen, Compounds und anwendungsspezifischen Rahmenbedingungen nicht einfach zu beantworten und erfordert viel Know-how auf verschiedenen Ebenen. Experten geben Impulse, worauf zu achten ist und wohin die Reise geht.

„Silicone decken im Automotive-Bereich ein breites Einsatzspektrum ab. Das gilt für Verbrennungsmotoren genauso wie für Fahrzeuge mit Elektroantrieb.“ – Dr. Klaus Angermaier, Director Global Business Development, Engineering Silicones, WACKER SILICONES

„Mit Werkstoffmodifikationen werden heute viele Fragestellungen gelöst. Man sollte nur nicht ausschließlich in diese Richtung denken und dabei konstruktive Optionen, die immer noch da sind, vernachlässigen.“ – Holger Jordan, Director Global Technical Management, Trelleborg Sealing Solutions

„Die wachsenden hohen Ansprüche an die technische Sauberkeit von Dichtungen lassen sich ohne zusätzliche Reinigungsprozesse oder speziell auf Sauberkeit ausgerichtete Produktionsprozesse nicht bewältigen.“ – Simone Frick, Inhaberin, seals’n’finishing

„Veränderte Rahmenbedingungen erfordern bei Flachdichtungen immer wieder Optimierungen und neue Materialkombinationen.“ – Norbert Weimer, Geschäftsführung, KLINGER GmbH

„Neue TEH-Compounds können aufgrund ihrer Performance als Alternative zu entsprechenden Gummi-Materialien betrachtet werden.“ – Dirk Butschkau, Leiter Business Development EMEA, KRAIBURG TPE

„Der bestmögliche Werkstoff ist ein fein abgestimmter Kompromiss aus den Eigenschaften eines Dichtungswerkstoffes einerseits und aus z.B. geringem abrasiven Verschleiß von Werkzeugen in der spanenden Bearbeitung andererseits.“ – Dr. Patrick Klein, Entwicklungsingenieur, Dr. Daniel Schiefer, Entwicklungsingenieur, ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH

„Branchenspezifische Normen und Regelungen sind immer eine Herausforderung, aber keine unüberwindbare Hürde, wie z.B. eine Elastomermischung, die die Trinkwassernorm erfüllt, zeigt.“ – Richard Gisler, Geschäftsführer, Tec-Joint AG

„Werkstoffentwicklungen quer durch alle Branchen erfordern eine immer bessere Mess- und Prüftechnik und viel Know-how, um aus den Messergebnissen die richtigen Erkenntnisse für die Praxis zu ziehen.“ – Bernhard Richter, Geschäftsführer, O-Ring Prüflabor Richter GmbH

Dr. Klaus Angermaier (WACKER SILICONES), Simone Frick (seals’n’finishing), Norbert Weimer (KLINGER GmbH), Dirk Butschkau (KRAIBURG TPE), Dr. Daniel Schiefer (ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH), Richard Gisler (Tec-Joint AG), Bernhard Richter (O-Ring Prüflabor Richter GmbH)
Branchenfokus:

Die technische Sauberkeit ist in der Automobilindustrie unabdingbar. Downsizing, Umweltanforderungen und Gesetzesvorgaben führen zur Entwicklung immer leistungsfähigerer und effizienterer Komponenten. Die Empfindlichkeit gegenüber Schmutzrückständen steigt dadurch weiter an. Zur Erfüllung der Sauberkeitsanforderungen müssen zumeist Reinigungsprozesse eingeführt werden – mit entsprechenden Folgen. Produkteigenschaften werden vor allem bei elastomeren Dichtungen durch Reinigungsprozesse verändert, wodurch das Handling erschwert wird und die Kosten ungeplant ansteigen.

Die Anforderungen im Automobilbau steigen seit Jahren. Umweltauflagen und Gesetzesvorgaben erfordern immer wieder höhere Leistungen von Ingenieuren. Die Komponenten werden kleiner, Materialien müssen geändert werden. Als Folge steigt die Empfindlichkeit der Komponenten wie Dichtungen gegenüber Verschmutzungen. Partikel-Verunreinigungen können dabei zu unterschiedlichen Schadensbildern führen. So z.B. zu verstopften Ventilen, Riefenbildung, beschädigten Lagerungen bis hin zu verkürzter Lebensdauer der Bauteile. Zunehmend werden daher viele der verwendeten Bauteile mit entsprechenden Sauberkeitsanforderungen belegt. Oft ist dadurch mit steigenden Kosten zu rechnen, die sich vor allem bei C-Teilen empfindlich bemerkbar machen können. [...]

Simone Frick (seals’n’finishing)

Das prozesssichere Dosieren von Dicht- und Klebstoffen wird immer wichtiger und die Anforderungen der Automobilindustrie ändern sich kontinuierlich. Dabei werden z.B. aus Dosieranlagen komplexe und interdisziplinäre Technologie- und Automatisierungskonzepte, beschreiben Nikolaus Theato, Geschäftsführer, und Olaf Letzner, Vertriebs- und Projektleiter der DoBoTech AG, die Entwicklung und erläutern im Gespräch die Schlüsse, die sie daraus für das Unternehmen ziehen.

Was bedeutet es in der Praxis, wenn aus Dosieranlagen Automatisierungskonzepte werden?

Letzner: Für uns bedeutet das zunächst, dass wir frühzeitig in die Konzepterarbeitung eingebunden werden – z.B. in Form von Workshops mit den Entwicklungs- und Planungsabteilungen, die in einen bilateralen Lernprozess münden. Diese Entwicklung bedingt natürlich auch intern entsprechend angepasste Planungs-, Konstruktions- & Projektierungsvorgehensweisen. Dabei ändert sich auch die Sichtweise auf Projekte, denn es geht weniger um Einzelkomponenten und -prozesse, sondern vielmehr um ihre interdisziplinäre und intelligente Kombination. Organisatorisch gehört für uns auch intern der Transfer und das Management des neugewonnenen Know-how dazu, was wir inzwischen durch eine selbstentwickelte Intranet-Lösung gelöst haben. Fertigungstechnisch reagieren wir mit dem Ausbau unserer Fertigungstiefe, um schnell und flexibel auf Markt- und Kundenanforderungen reagieren zu können. [...]

Olaf Letzner, Nikolaus Theato (DoBoTech AG)

Von der Qualität von Kleb- und Dichtstoffraupen können Funktion und Sicherheit von Fahrzeugen abhängen. Mit 3D-Inline-Inspektionssystemen kann man diese wirtschaftlich und sicher überprüfen.

Im Karosserie- und Chassisbereich gewinnt Aluminium an Bedeutung, da die Hersteller die Kraftstoffeffizienz ihrer Fahrzeuge verbessern wollen, ohne dass die Integrität oder Leistung des Fahrzeugs zu sehr beeinträchtigt wird. Dünnwandige Aluminiumbauteile sind aber nur schwer zu schweißen, ganz zu schweigen von der Verbindung zweier unterschiedlicher Materialien wie Aluminium und Stahl. Deshalb nimmt der Anteil von strukturellen Klebverbindungen als Fügetechnik in der Automobilbranche stetig zu. Und dabei gilt es sicherzustellen, dass die richtige Menge Strukturkleber an den richtigen Stellen aufgetragen wird, denn das ist entscheidend für die Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie.

In der Antriebsstrang- und Fahrzeug-Endmontage wird eine beträchtliche Menge an In-situ Flüssigdichtungen – Formed-In-Place-Gaskets (FIPG) – aufgebracht, um die gewünschte Dichtungsleistung sicherzustellen. Weder „zu viel“ noch „zu wenig“ ist hier akzeptabel. Moderne Dosieranlagen sind typischerweise mit Durchfluss- oder Dosiermessgeräten ausgestattet, um das Gesamtvolumen des aufgetragenen Materials zu messen. Diese Methode sagt jedoch nichts darüber aus, wieviel Material wo genau aufgebracht wird. Und angesichts der Dynamik des Dosierprozesses, ausgelöst durch Viskositäts- und Temperaturschwankungen, ggf. durch Blasen, die durch den Fasswechsel eingebracht werden, usw. ist eine direktere Inline-Inspektionstechnologie für die Kleb- und Dichtstoffdosierung erforderlich. [...]

Christian Schauer (Coherix Europe GmbH)
Dichten:

Dem beständig steigenden Leistungs- und Preisdruck können Gummiverarbeiter heute mit Abfallreduzierung durch Kaltkanaltechnik und Zykluszeitreduktion mithilfe von Maschinen-Benchmarks begegnen.

 

Weiterentwicklung der Kaltkanaltechnik

Die FlowControl Kaltkanaltechnik ist eine der fortschrittlichsten Technologien im Bereich Abfallreduzierung durch Direktanspritzung. Durch diese Technik von DESMA lässt sich der Abfall auf nahezu 0% reduzieren. Dadurch ist eine ressourcenschonende Produktion gegeben und es sind optimale Bedingungen für eine Automatisierung vorhanden. Viele Elastomerverarbeiter wünschen sich jedoch hydraulikfreie Kaltkanalsysteme. Das gab den Ausschlag, einen Verschlussdüsenkaltkanal zu entwickeln, der elektrisch angetrieben wird. Die Bewegung der Nadeln erfolgt beim E-Drive Kaltkanal über einen Schrittmotor, der in der Lage ist, im 1/10-mm-Bereich die Nadel zu positionieren. Die Auswertung der Bewegung findet direkt am Motor über einen Decoder statt. Der E-Drive Kaltkanal hat nicht nur den Vorteil, dass er vollelektrisch angetrieben wird und somit den Ein- und Ausbau sowie Wartungsarbeiten deutlich erleichtert, sondern auch den Vorteil, dass alle Meldungen, die der Motor ausgeben kann, über das Bediengerät angezeigt werden können. Das macht den Prozess sicherer und somit stabiler, da der Bediener direkt darüber informiert wird, wenn eine Düse nicht ordnungsgemäß geöffnet oder geschlossen werden sollte. Des Weiteren ermöglicht die flexibel einstellbare Position der Nadel, dass während des Einspritzvorgangs, durch langsames Schließen gegen Ende des Prozesses, Friktionswärme erzeugt werden kann. Dabei lassen sich auch beim E-Drive Kaltkanal alle Nadeln einzeln öffnen und schließen. Somit ist weiterhin sichergestellt, dass mit einem Einspritzvorgang mehrere unterschiedliche Volumina/Düsen in einer Form abgedeckt werden können. Ebenfalls können, im Falle von defekten Nestern, einzelne Nadeln komplett abgeschaltet werden, um so ein oder mehrere defekte Nester kompensieren zu können. [...]

Manuel Stricker (Klöckner DESMA Elastomertechnik GmbH)

Prozesssicher (fast) alle Materialien in allen Branchen zu dosieren, ist heute eine technologische Herausforderung und wohin die Reise noch geht, weiß niemand. Das führt zu der Frage, wie sich ein global agierender Mittelständler in dynamischen Märkten positioniert. Franz Kamhuber, Vertriebsleiter, Georg Senftl, Geschäftsführer, und Thomas Diringer, Geschäftsfeldleiter preeflow der ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH standen Rede und Antwort.

Aktuelle Trends wie E-Mobilität und Digitalisierung stellen wachsende Anforderungen an das Dosieren und die Applikation von Dicht- und Klebstoffen sowie Vergussmassen. Welche technischen und wirtschaftlichen Fragestellungen sind aktuell in diesem Kontext zu lösen?

Kamhuber: Wir sehen drei zentrale Entwicklungen. So steigt die Volatilität der Märkte und es wird daher immer entscheidender, konkurrenzfähige Produkte mit hohen Qualitätsansprüchen kurzfristig auf den Markt zu bringen.

Beim Dosieren fordern uns die neuen Materialien. Sie vereinen immer mehr Eigenschaften in ein und demselben Fluid. Infolgedessen steigt nicht nur ihre Wertigkeit, sondern gleichermaßen auch die Verarbeitungskomplexität im selben Maß. Bezogen auf die Wertigkeit bedeutet dies die Vermeidung von Materialverschwendung jeglicher Art. Bezogen auf die Verarbeitungskomplexität sind technologisch ausgereifte, durchdachte und qualitativ hochwertige Produkte gefordert, die im Verarbeitungsprozess auch schwierigste Medien handhaben können. Bricht man diese Anforderungen nun weiter auf die Dosiertechnik herunter, spielen Dosier- und Wiederholgenauigkeit eine ebenso wichtige Rolle wie die Unabhängigkeit von rheologischem Verhalten und Viskosität. Ein schönes Beispiel sind Wärmeleitpasten in der E-Mobility, die, z.B. in der Batteriefertigung, die Wärmeabfuhr aus Elektronikbauteilen regeln. Extreme Viskositäten, hohe Dichten und starke Abrasivität der Medien werden mit der Forderung nach schnellem, kontinuierlichem Austrag, geringem Verschleiß und stabilen Prozessen kombiniert. Das haben wir mit der scher- und druckarmen Exzenterschneckenpumpen-Technologie im Griff. Im Rahmen von allgemeinen Markttrends, wie z.B. Industrie 4.0, ist es entscheidend, das richtige Maß an Digitalisierung und Vernetzung zu finden und die Produkte zeitgleich preislich wettbewerbsfähig zu halten. Die Auseinandersetzung mit diesem Thema ist jedoch unabdingbar, weswegen wir neben mechanischen Entwicklungen auch verstärkt die Steuerungstechnik vorantreiben. [...]

Franz Kamhuber, Georg Senftl, Thomas Diringer (ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH)

Das effektive Dosieren einer immer größeren Anzahl an Dichtungs-, Verguss- und Spezialmaterialien wie Wärmeleitpasten und Klebstoffen wird heute einerseits beherrscht. Andererseits sind solche Projekte in der Praxis immer mit großen Herausforderungen verbunden, wenn sie nicht ganzheitlich mit viel Know-how realisiert werden. Das verdeutlichten auch die Impulse des 2. ISGATEC Dosierforums am 21. und 22.05.2019.

„Prozesssicher Dosieren heißt für uns, alle Parameter des Dosierprozesses zu analysieren und in die Dosierlösung mit einzubeziehen, um das Qualitätsziel präzise und wiederholgenau zu erreichen.“ – Sven Korinek, Vertrieb & Projekte, ADACTECH Technologies GmbH

„Bei allen technischen Möglichkeiten sollte man auch darauf achten, sich das Leben in der Praxis zu vereinfachen. So sind z.B. statische Mischer einfacher zu handeln als dynamische.“ – Ralf Gießel, Application and Sales Support Manager Europe, Nordson Deutschland GmbH

„Beim derzeitigen Trend zu 2K-Materialien kommt dem Mischen eine hohe Bedeutung zu. Unter prozesssicherem Mischen verstehen wir, dass der Misch- und Dosierprozess –unabhängig vom jeweiligen Verarbeiter und von den Umgebungsbedingungen – zu reproduzierbaren Ergebnissen führt.“ – Joachim Schöck, Spezialist im Bereich „Computational Fluid Dynamics“ (CFD) und Mischtechnik, Sulzer Mixpac AG

„In global agierenden Branchen, wie z.B. der Automobilindustrie, bedeutet effizientes Dosieren und Automatisieren an jedem Standort etwas anderes. Aus Dosieranlagen werden komplexe und interdisziplinäre Technologie- und Automatisierungskonzepte.“ – Olaf Letzner, Vertriebsleiter, DoBoTech AG

„Komplexere Anforderungen und der Einsatz eines immer größeren Materialmix machen eine Plasma-Vorbehandlung der Kleb- und Dichtflächen mit der Openair-Plasma® -Technologie heute immer wichtiger – das zeigen Hunderte von Projekten quer durch alle Branchen.“ – Joachim Schüßler, Vertriebsleiter, Plasmatreat GmbH

„Die besonderen Eigenschaften des PUR-Materials als elastische Dichtung, die hohe Prozesssicherheit, die durch modernste Sensorik und Steuerungstechnik gewährleistet wird, sowie der sehr hohe Automatisierungsgrad machen die 1K-Technologie für viele Anwendungen, z.B. im Automotive-, Elektronik- und Consumer-Bereich interessant.“ – Dr. Frank Kukla, geschäftsführender Gesellschafter, CeraCon GmbH [...]

Sven Korinek (ADACTECH Technologies GmbH), Ralf Gießel (Nordson Deutschland GmbH), Joachim Schöck (Sulzer Mixpac AG), Olaf Letzner (DoBoTech AG), Joachim Schüßler (Plasmatreat GmbH), Dr. Frank Kukla (CeraCon GmbH)

Für steigende Anforderungen in diversen Branchen sind Dichtungslösungen aus Polyketonen inzwischen eine Alternative zu solchen aus POM, PE, TPU und aus mit Bronze gefülltem PTFE.

Bei immer mehr Anwendungen stellt sich gar nicht die Frage, ob ein Standard- oder Hochleistungswerkstoff zum Einsatz kommt. Viele Anforderungen sind nur mit Hochleistungswerkstoffen zu erfüllen. Auch hier gibt es ein breites Angebot, z.T. mit ausgeprägten Stärken und auf den jeweiligen Anwendungsfall anpassbarem Profil. Diese Entwicklung wird dadurch vorangetrieben, dass Performance und Langlebigkeit zunehmend über den Werkstoff, bzw. das Compound der Dichtung und weniger über die Konstruktion der Dichtung und Dichtstelle definiert werden. Dabei etablieren sich mit wachsenden Anforderungen wie höheren Temperaturen, steigenden Drücken, aggressiveren Medien etc. quer durch alle Branchen immer neue Werkstoffe als Alternative zu bisherigen. Ein Beispiel sind Dichtungs- und Formteil-Lösungen aus Polyketon. Diese gehören zu den Hochleistungskunststoffen, einer Untergruppe der thermoplastischen Kunststoffe, die sich von technischen Kunststoffen und Standardkunststoffen insbesondere durch ihre Temperaturbeständigkeit, aber auch in Bezug auf Chemikalienbeständigkeit und mechanische Eigenschaften hervorheben.

Diese sind hinsichtlich des Stückpreises zwar teurer als Dichtungen und Formteile aus spritzgießtechnisch verarbeiteten Standardwerkstoffen. Allerdings sollte man hier die Gesamtkostenbetrachtung im Blick haben, denn wie so oft bei Dichtungen und Formteilen spielen höhere Stückkosten angesichts längerer Maschinen- und Anlagenverfügbarkeit, geringeren Wartungskosten und einem verminderten Ausfallrisiko eine untergeordnete Rolle. Dieser Aspekt gewinnt bei einer Vielzahl von Anwendungen, insbesondere in den Bereichen Hydraulik-, Automobil-, Luftfahrt-, Chemie- und Lebensmittelindustrie an Bedeutung. Mit Blick auf den verstärkten Fokus auf Ökologie und Umweltschutz kann man zudem davon ausgehen, dass zukünftig vermehrt Lösungen eingesetzt werden, die diesen Kriterien in hohem Maße Rechnung tragen. [...]

Guido Seehusen (Kastas Sealing Technologies)

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.

Eine hohe bleibende Verformung als Ausfallursache liegt dann vor, wenn eine Dichtung durch eine fehlende elastische Rückverformung deutlich vor ihrer alterungsbedingten Lebensdauergrenze bzw. erheblich vor der Lebensdauererwartung des Anwenders ausfällt.

Ein häufiger Grund dafür ist eine Untervulkanisation, d.h. ein Fertigungsmangel infolge von fehlerhafter Prozessführung. Besonders häufig davon betroffen sind in der Praxis peroxidisch vernetzte EPDM- und HNBR-Werkstoffe, weil sich hier der Vernetzungsgrad durch ein Nachtempern nicht mehr signifikant verbessern lässt. Darüber hinaus kann es einen erheblichen Einfluss durch das Polymer in der Rezeptur geben, wenn dieses entweder eine zu hohe Glasübergangstemperatur (TG) hat oder sich kristalline Sequenzen im Polymergefüge bilden können. Davon betroffen sind vor allem FFKM- und FEPM- sowie spezielle FKM-Werkstoffe (hohe TG) oder HNBR- und EPDM-Werkstoffe (kristalline Sequenzen). Zu erkennen ist das relativ einfach und zwar dadurch, dass man einen Druckverformungsrest bei erhöhten Temperaturen nach ISO 815-1 (z.B. 150 °C) sowohl nach Verfahren A (Entspannung bei Prüftemperatur) als auch nach Verfahren B (Entspannung bei Raumtemperatur) durchführt. Unterscheiden sich die Ergebnisse um mehr als 20 bis 30%-Punkte, kann das kritisch werden. [...]

Dipl.-Ing. Bernhard Richter, Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Blobner (O-Ring Prüflabor Richter GmbH)
Kleben:

Steigende Anforderungen, wachsendes Potenzial, aber zu wenige Fachleute, zu wenig Wissen und eine Norm, die zwar helfen kann, aber noch nicht so ganz in den Köpfen der Beteiligten angekommen ist. Dies ist das Ergebnis der diesjährigen Umfrage zur Klebtechnik, an der sich rd. 100 Personen beteiligt haben. Die Einschätzungen sind wieder nach Anwendern und Hersteller bzw. Lieferanten getrennt ausgewertet. [...]

 

 

Wenn drei riesige Flüssigerdgastanker noch nach dreizehn Jahren sicher auf den Ozeanen unterwegs sind, haben eine atmosphärische Plasma-Düsentechnologie und die Zusammenarbeit deutsch-französischer Ingenieure bei der Realisierung des sicherheitsrelevanten Klebprozesses der Tankisolierung entscheidend dazu beigetragen.

Verflüssigtes Erdgas oder abgekürzt LNG (Liquified Natural Gas) zählt laut Expertenmeinung zu einem der wachstumsstärksten Energieträger weltweit. LNG entsteht, indem man Erdgas auf -161 bis -164 °C tiefkühlt, es sich bei dieser Temperatur verflüssigt und jetzt aufgrund der Erhöhung seiner Dichte nur noch ein Sechshundertstel seines Volumens im gasförmigen Zustand besitzt. In dieser komprimierten Form eignet es sich ideal zur Lagerung in speziellen LNG-Export- und Import-Terminals und zur Beförderung in Tankern.

LNG, das hauptsächlich aus Methan besteht, ist farblos, geruchlos und ungiftig. Auch ist es nicht zündfähig, im Gegensatz zu dem sich bei einer Erwärmung entwickelnden Gas im Gaszustand, welches in Verbindung mit einem bestimmten Anteil Sauerstoff explosive Gemische bilden kann. LNG-Tanker sind die flexible Alternative zum Transport von Erdgas in Pipelines. Da sie das Flüssigerdgas auf den Weltmeeren über weite Strecken und in großen Mengen von ihren Verflüssigungsterminals zu den Regasifizierungsterminals befördern, müssen sie extrem gut gedämmt und absolut dicht sein. Bei Membrantankern muss die über die Tankerwand eindringende Wärme der Außenluft so gering wie möglich gehalten werden, da jede Wärmezufuhr zu einer Verdampfung des verflüssigten Gases und damit zu einer Erhöhung des Innendrucks des Tanks führt. Der Anteil des – trotz aller Isoliermaßnahmen– ständig abgasenden Methans, das „Boil-off-Gas (BOG)“, wird gezielt aus den Tanks abgeführt und entweder sofort als Kraftstoff für das Schiff genutzt oder unter hohen Sicherheitsvorschriften in die Atmosphäre abgefackelt. Die in die Isolationsebenen eingebauten Membranen dienen als Sperrschichten. Ihre alles entscheidende Aufgabe ist es, zu verhindern, dass das tiefgekühlte Flüssigerdgas durch eine undichte Stelle entweicht und mit der Stahlstruktur des Schiffsrumpfes in Kontakt kommt. Schon geringste Leckagen könnten zu einer Versprödung des tragenden Baustahls führen und ihn zerstören. [...]

Von Inès A. Melamies (Fachjournalistin) für Plasmatreat GmbH

Gehört die DIN 2304 zum Stand der Technik in der Klebtechnik? Ja! Ist das die zentrale Frage, die sich ein klebendes Unternehmen stellen sollte? Jein!

Jeder Konsument geht davon aus, dass das gekaufte Produkt nicht nur seinen Zweck erfüllt, sondern auch sicher im Gebrauch ist, oder? Um dies sicherzustellen, wurde u.a. die DIN 2304 ins Leben gerufen und viele Unternehmen sind derzeit dabei, sie in die betriebliche Praxis umzusetzen. Wie bei allen neuen Regelwerken gibt es allerdings auch Unternehmen, die zwar Kenntnis von der DIN 2304 haben, sich vielleicht auch darum bemühen, diesen Stand der Technik einzuführen, dann jedoch vor dem Aufwand zurückschrecken. In diesem Fall kann man von „vorsätzlicher“ Nichtbeachtung des Stands der Technik sprechen. Besonders kritisch wird es dann, wenn die Produkte solcher Unternehmen Klebungen beinhalten, die ganz offensichtlich in die Kategorie „S1-Hohe Sicherheitsanforderungen“ einzuordnen sind, da sie bei Versagen der Klebungen unmittelbar zu einer unabwendbaren Gefahr für Leib und Leben führen. [...]

Till Odilo Kegel (Toconus)

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 „Beachtung der Werkstoffeigenschaften“.

Die Werkstoffauswahl ist ein wichtiger Schritt bei der Produktentwicklung. Dabei sind neben den mechanischen, ästhetischen, ökonomischen und verfahrenstechnischen Eigenschaften natürlich auch klebtechnische Aspekte zu berücksichtigen.

Welche Probleme entstehen in der Praxis, wenn die Eigenschaften zu klebender Werkstoffe nicht adäquat berücksichtigt werden?

In den vorhergehenden Teilen dieser Kolumne ist immer wieder auf die Wichtigkeit hingewiesen worden, die Klebtechnik ganzheitlich zu betrachten. Alle „Einzel“aspekte, die allesamt die Klebungsqualität beeinflussen (können), fügen sich zu einem „Klebsystem“ zusammen. Und der/die zu klebende/n Werkstoff/e ist/sind essenzieller Teil dieses „Systems“. Aus klebtechnischer Sicht umfassen dabei die zu beachtenden Werkstoffeigenschaften nicht nur die mechanisch-technologischen Eigenschaften wie Festigkeit und Verformbarkeit. Genauso wichtig sind die Oberflächeneigenschaften. Auf diese wird noch gesondert eingegangen. Erschwerend kommt im Weiteren hinzu, dass sich Werkstoffe wie Metalle, Kunststoffe, Gläser, Keramiken, Holz, Papier usw. – auch in klebtechnischer Hinsicht– sehr grundsätzlich voneinander unterscheiden. Ferner steigt die Zahl der Werkstoffe, die zur Produktherstellung zur Verfügung stehen, permanent an.Diese Steigerung wird noch einmal durch Werkstoffbeschichtungen (Oberflächen! → Adhäsion!) vervielfacht. Gleichzeitig gewinnt das Multimaterialdesign zunehmend an Bedeutung. [...]

 

Teil 2: Planen einer Klebung

Professor Dr. Andreas Groß (Fraunhofer IFAM)

Die Frage nach den größten Ärgernissen für Anwender ist ein guter Ansatz bei der Entwicklung von Handdosiergeräten und führte zu einer Entwicklung, die die Verschwendung von Ressourcen minimiert und eine hohe Verfügbarkeit bietet.

Der zu frühe Wechsel nicht vollständig entleerter Kartuschen und zerstörter Geräte durch ausgelaufenen reaktiven Schmelzklebstoff sind in der Praxis die Hauptgründe für mangelnde Produktivität. Nach den HB240/250 Handgeräten ist der Typ HB 720 K das dritte Modell im neuen wing.line® Design. Die Formgebung weicht von bekannten Geräten ab. Doch bei der Entwicklung ging es nicht nur um Design, sondern primär um die „inneren Werte“.

Bessere Füllstandskontrolle und weitere Features

Die marktgängigen 310-ml-Kartuschen, mit denen PUR- oder POR-Schmelzklebstoffe verarbeitet werden, sind aus blickdichtem Aluminium. Steckt die Kartusche erst einmal im Tank des Gerätes, ist die Kontrolle des Füllstandes rein optisch nicht mehr möglich. Jeder, der mit reaktiven Klebstoffen in Kartuschen arbeitet, muss sich auf sein „Gefühl“ für die Arbeitszeit und das abnehmende Gerätegewicht verlassen. Die Folge: Es kommt häufiger zu einem verfrühten Wechsel einer Kartusche – ärgerlich, wenn diese nicht vollständig leer war. Abhilfe schafft hier eine Füllstandsanzeige für Kartuschen. Als Zubehör ist ein Kartuschenvorwärmer erhältlich, welcher eine Produktion ohne längere Unterbrechungen ermöglicht. [...]

Heike Lau (BÜHNEN GmbH & Co. KG)

Klar, alles muss heute schnell gehen – auch das Kleben und das erst recht, wenn es sich um Fügen im industriellen Umfeld dreht. Folglich taucht daher aktuell die Anforderung „schnellhärtend“ zunehmend in Lastenheften auf. Doch hier ein Appell zur Vorsicht: Ein schnell reagierender Klebstoff bringt hohe Voraussetzungen an den gesamten Prozess mit sich. Bei hochautomatisierten Dosier-, Misch- und Auftragsprozessen mögen Klebstoffe mit < 1 min. Topfzeit ja darstellbar sein, aber was ist bei der manuellen Applikation, z.B. in der Reparatur oder Nacharbeit? Auch ist die Klebstoff-Applikation selten eine Stand-alone-Lösung. Meist ist dies ein den Gesamt-Fertigungsprozess integriert, d.h. alle Produktionsschritte müssen zum schnellen Klebstoff passen oder an diesen angepasst werden. Das bedeutet die Bereitstellung der Fügeteile, die Vorbereitung bzw. Vorbehandlung der Oberflächen usw. – alles muss bei Verwendung von schnell reagierenden Klebstoffen oder – genauer – bei solchen mit extrem kurzer Topfzeit ausgerichtet sein – alles! [...]

Thomas Stein (IMTS Interims Management)
Polymer:

Bei der additiven Fertigung ist die eingeschränkte Materialverfügbarkeit immer wieder ein Thema. Doch hier gibt es Bewegung. Neue Materialien und die Weiterentwicklung der Technik im Kontext zum vollautomatisierten industriellen Einsatz eröffnen derzeit permanent neue Anwendungsfelder.

Ein Alleinstellungsmerkmal des Arburg Kunststoff-Freiformens (AKF) mit dem Freeformer ist, dass die gleichen Kunststoffgranulate verwendet werden können wie für das konventionelle Spritzgießen. Der neue Freeformer 300-3X mit drei Austragseinheiten ermöglicht die industrielle additive Fertigung komplexer Funktionsbauteileaus Originalmaterial in belastbarer Hart-Weich-Verbindung mit Stützstruktur. Ein weiterer Anwendungsschwerpunkt für das Verfahren sind Funktionsbauteile und weiche Produkte, wie z.B. Dichtungen aus thermoplastischen Elastomeren (TPE). Im AKF-Verfahren lassen sich die Bauteileigenschaften gezielt beeinflussen. Die Anwender können mit dem offenen System auf die Materialdatenbank von Arburg zugreifen oder ihre eigenen Kunststoffe verarbeiten und die Prozessführung selbst optimieren.

Verarbeitung von qualifiziertem Originalmaterial

Der Freeformer eignet sich für Anwendungen in der Medizintechnik sowie für Vorserienteile, funktionale Ersatzteile, individuell gefertigte Konsumgüter, Montagevorrichtungen und andere Betriebsmittel. Sehr weiche Materialien wie das FDA-zugelassene Original-TPE Medal ist MD 12130H (Härte 32 Shore A) oder SEBS Cawiton PR 13576 (Härte 28 Shore A) können derzeit nur im AKF-Verfahren verarbeitet werden, z.B. zu dichten Faltenbälgen oder Komponenten für Beatmungsmasken. Aus PCU (Bionate) entstehen Dauerimplantate, etwa für den Einsatz im Wirbelsäulen-Bereich. Auch für medizintechnische Geräte und Hilfsmittel zur OP-Vorbereitung ist das AKF-Verfahren prädestiniert. [...]

Lukas Pawelczyk (Arburg GmbH + Co KG)

Die ideale Vergussmasse für Elektronikbauteile gibt es nicht. Allerdings lassen sich mit dem entsprechenden Know-how für nahezu alle Anwendungen optimal angepasste Materialien formulieren.

Elektronische Schaltungen sind heute unverzichtbar und dominieren mehr und mehr unseren Alltag. Gleichzeitig steigen die Anforderung an Zuverlässigkeit und Funktionalität der Geräte, einhergehend mit deren Miniaturisierung. Letzteres wird i.d.R. durch hohe Integrationsdichten und sensible Schaltungen realisiert. War z.B. in den 80er Jahren ein Mobiltelefon eine Rarität mit den Ausmaßen eines kleinen Kastens, so besitzt heutzutage nahezu jeder ein handliches Mobiltelefon, welches zusätzlich deutlich mehr Funktionen erfüllt als sein Pendant aus der Vergangenheit. Ebenfalls sind heute elektronische Bauteile an Orten anzutreffen, an denen u.U. extreme Bedingungen bezüglich Temperatur bzw. Temperaturwechsel, Vibrationen oder aggressive Medien wie Ölen und Kraftstoffen vorherrschen. Ein Beispiel aus dem Automotive-Bereich hierfür sind Sensoren im Bereich des Motors. Aber selbst aus unseren Badezimmern sind Geräte wie die elektrische Zahnbürste oder der elektrische Rasierapparat nicht mehr wegzudenken, die sogar unter der Dusche zuverlässig ihren Dienst erfüllen. All diese Entwicklungen wären ohne den Einsatz von hoch zuverlässigen Vergussmassen undenkbar.

Warum wird vergossen?

In der Elektro- und Elektronikindustrie werden Vergussmassen überall dort eingesetzt, wo elektronische Bauteile vor chemischen, mechanischen und Umwelt-Störeinflüssen, thermischen Belastungen, Manipulation oder Produktpiraterie geschützt bzw. elektrisch isoliert werden müssen. Typische Anwendungsfelder sind das Einbetten von Transformatoren, Sensoren, Schaltern, LEDs bis hin zu ganzen bestückten Platinen. Sogar bei Starkstromanwendungen werden Vergussmassen erfolgreich seit Jahrzehnten eingesetzt. [...]

Dr. Michael Piepho, Christoph Klinkowski (ISO-Elektra Elektrochemische Fabrik GmbH)

Immer wenn Produkte zu Massenprodukten werden, wie z.B. LEDs, gibt es scheinbar günstige Alternativen zu bewährten Lösungen. Die kann man natürlich wählen, sollte nur bei qualitativ hochwertigen Produkte die „Risiken“ beachten.

Im Zuge der voranschreitenden, seit einem Jahrzehnt andauernden LED-Entwicklung ist der Verguss dieser Produkte als Schutz vor Staub, Wasser, Chemikalien & Co. nicht mehr wegzudenken. Zum Einsatz kamen und kommen dabei die unterschiedlichsten Verarbeitungstechniken. Ein Ansatz war z.B. die Kunststoffextrusion. Als kontinuierliches Verarbeitungsverfahren ist sie theoretisch dem diskontinuierlichen Vergussprozess überlegen. Die Hersteller stammen überwiegend aus dem asiatischen Raum und versuchen durch Menge zu beeindrucken – und das schaffen sie auch.

Als sich dann in der Praxis herauskristallisierte, dass die marktgängigen und entsprechend preiswert verfügbaren Thermoplaste dem Polyurethan-Gießharz in einigen Bereichen, wie Shore-Härte, UV-Beständigkeit, Flexibilität etc., dann doch nicht das Wasser reichen konnten, entstanden immer mehr ,,Vergussmanufakturen“, die mit bereits etablierten Herstellern konkurrieren wollten. [...]

Manuel Hüning (LED-Protect GmbH)
Service:

Der einzusetzende Stand der Technik bei Dichtungs- und Kleblösungen wirft in der Praxis immer wieder Fragen auf. Anhand von Praxisbeispielen zeigen Experten in lockerer Folge, welche Lösungen mit dem Blick auf den Stand der Technik realisiert wurden – in diesem Fall weniger eine Lösung als eine Annäherung.

Zentrales Anliegen einer Anfrage war, wie ein immer wiederkehrendes Dichtungsproblem gelöst werden könnte. Bei der Dichtung handelte es sich um eine Dichtung für eine Extrusionsdüse, von der eine Zeichnung vorlag. Die Düse hat vier Bohrungen für Ölkanäle und vier Bohrungen für Stehbolzen (M6 8.8) zur Montage. Die Schrauben-Anordnung verläuft im Zickzack -Muster. Eingesetzt wurden vier M 6 8.8-Schrauben, mit denen nur eine extrem niedrige Flächenpressung von ca. 5 MPa zu erreichen ist. Die Dichtung sollte für eine Temperatur bis 300 °C beständig sein. Ölseitig lagen ca. 12 bar Überdruck an und extrusionsschmelzeseitig ca. 50 bar Überdruck. Die Temperatur und die Drücke lagen konstant an. Bisher wird eine Graphit-Dichtung mit Spießblecheinlage eingesetzt. Diese hat aber nur kurze Standzeiten. Es kam immer wieder zu Undichtheiten, was Fragen hinsichtlich der richtigen Werkstoffwahl, Dicke der Dichtung und der Schraubenart sowie der daraus resultierenden Flächenpressung aufwarf. [...]

Simon Treiber (Berger S2B GmbH)
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