Aktuelles / Entwicklungen - Klebetechnik / Flüssigdichtsysteme

In einem Förderprojekt des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie haben die Partner in den letzten drei Jahren ihre jeweilige Kernkompetenz eingebracht: NIMAK bei der Entwicklung der Dosiertechnik und -steuerung, QUISS mit der passenden Umsetzung bei der industriellen Bildverarbeitung und das Fraunhofer IFAM für die Automatisierung der Anlage und Robotik. Hintergrund für die Zusammenarbeit ist die von der EU-Kommission und der Luft- und Raumfahrtindustrie erarbeitete Forschungs- und Innovationsstrategie „Flightpath 2050“, die eine erhebliche Reduzierung der CO₂ - und Stickstoffoxid-Emissionen anstrebt. Dort spielen die Gewichtsreduktion und der Leichtbau eine tragende Rolle. In diesem Kontext geht es auch um die Verklebung und Versiegelung von Strukturelementen wie Fenstern, Leitwerken oder Tragflächen und dabei um die richtige Menge und Gleichmäßigkeit des aufzutragenden Montage- und Klebstoffs. Da diese Arbeiten bislang meist per Hand oder mithilfe sehr aufwändiger automatisierter Prozesse erfolgten, war damit ein langwieriger, arbeitsintensiver und wegen möglicher Fehler nicht immer sicherer Prozess verbunden. Deshalb war es das Ziel, eine Lösung zu entwickeln, die sich im Gegensatz zu herkömmlich automatisierten Prozessen durch eine höhere Flexibilität und Präzision auszeichnet. Denn bislang musste man die Bauteile in aufwändigen Spannvorrichtungen fixieren, damit der Roboter den Klebstoff an immer der gleichen programmierten Position aufbringen konnte. Ein geregeltes Anpassen an Bauteillage und Parameter war dabei nicht möglich, die Dosierung förderte immer den gleichen fest eingestellten Materialfluss an die gleiche programmierte Position. Mit dem intelligenten Dosiersystem sind diese Nachteile nun fast vollständig ausgeräumt. Denn dieses erfasst die jeweilige Lage des Bauteiles und appliziert den Montage- und Klebstoff automatisch an die vorgesehene Stelle. Die Auftragsbahn wird durch die Kamera permanent überwacht, die über eine Schnittstelle Signale an die Dosiersteuerung gibt. Die Sensorik kontrolliert zudem die aufgetragene Menge und übermittelt diese Daten ebenfalls dorthin. Neu ist dabei auch, dass das System in Echtzeit mögliche Abweichungen beim Auftrag der Klebstoffraupe erkennt und sofort korrigieren kann. Die Technologie von NIMAK basiert auf dem Dosiersystem „a.tron“ für 1K-Kleber. Auf dieser Basis entwickelte das Unternehmen in dem Verbundprojekt ein in fast allen Punkten optimiertes System, das sich nun auch für 2K-Anwendungen eignet. Dieses reicht von einer neuen speziellen Applikationsdüse für höchstmögliche Regelgeschwindigkeit über eine innovative Steuerungs-Software bis hin zur Auswahl der Hardware. Die damit möglichen Vorteile einer optimalen Dosierung des Montage- und Klebstoffs und damit der Gewichtsverringerung sowie die Anpassungsmöglichkeiten des Auftrages an die jeweiligen Bauteilgeometrien machen die aus dem Förderprojekt hervorgegangene Dosiertechnik auch für andere Bereiche interessant, wie z.B.  für die Automobilindustrie. Dort schätzt man ebenfalls die hohe Verfügbarkeit von mindestens 99,5% und dadurch die erhebliche Produktivitätssteigerung der Anlagen.

Endfestigkeit und Elastizität. Damit sie effektiv eingesetzt werden können, müssen sie eine lange offene Zeit haben und genau dosiert werden. Um die gewünschte Haftung und innere Festigkeit zu erreichen, müssen die Klebstoffe mit relativ langen Aushärtezeiten chemisch eingestellt werden. Die Cure-on-Demand-Technologie (CoD) wurde entwickelt, um sowohl die Haltezeit im Werkzeug und somit auch die Anzahl der – zumeist sehr kostspieligen – Präzisionsklebewerkzeuge zu verringern. Der Klebstoff wird punktuell von innen nach außen erhitzt, sodass die Klebeverbindung fest genug ist, um die Komponenten aus dem Werkzeug zu entnehmen, ohne die Qualität der Klebeverbindung zu beeinträchtigen. Die Endaushärtung der vorfixierten Baugruppe erfolgt dann bei Raumtemperatur parallel zum direkten Klebeprozess. Die RAMPF Group hat eine vollautomatische Produktionszelle für das Verkleben von Fahrzeugteilen in der Serienproduktion entwickelt. Durch die Kombination von modernster Misch- und Dosierungstechnologie, Werkzeugtechnologien, Automatisierungs- und Prozesssteuerungen sowie Robotik können sowohl die Präzision und Geschwindigkeit als auch die Flexibilität des Fertigungsprozesses erheblich gesteigert werden. Herzstück des Produktionssystems ist die RAMPF-Dosieranlage C-DS. Die kompakte Anlage erlaubt die korrekte Aufbereitung und den präzisen Auftrag der Klebstoffe, die zur Verklebung der Teile verwendet werden. Die C-DS umfasst ein Materialaufbereitungs-, Misch- und Dosiersystem sowie SPS-Steuerung und integrierte Prozessüberwachung. Der modulare Aufbau sorgt für ein hohes Maß an Flexibilität, da Dosierpumpen und Mischsystem leicht in vorhandene Fertigungslinien integriert werden können. In der Automobilindustrie wird die Klebezelle u.a. für Spoiler, Heckklappen, Motorhauben, Dachelemente von Pkws, SUVs und Minivans sowie Stoßfänger für Lkws eingesetzt.

Die sekundenschnelle Aushärtung, die ohne Temperatureintrag und unter UV- oder sichtbarem Licht erfolgt, ermöglicht den CIPG-Prozess. CIPG steht für „Cured-in-Place-Gasket“, also eine Flüssigdichtung, die so schnell in der gewünschten Position aushärtet, dass die gesamte Baugruppe direkt weiterverarbeitet werden kann. DELO PHOTOBOND SL4165 verfügt über einen Druckverformungsrest von 15% und damit ein gutes Rückstellvermögen. So dichtet es zuverlässig ab und trägt dazu bei, die von Smartphones bekannte Dichtigkeitsanforderung IP67 zu erfüllen. Das 1K-Material ist lösungsmittel- und LABS-frei. Zu den Einsatzmöglichkeiten gehören Gehäuseabdichtungen im Consumer-Bereich wie Weiße Ware, Festnetz- und Mobiltelefone. Abdichtungen im Bereich der Leistungselektronik im Auto, z.B. Hochvoltspeicher oder Elektronikkomponenten der Getriebesteuerung, sind ebenfalls denkbar.

Er härtet mit UV-Licht aus und ist durch seinen niedrigen Ionengehalt für die Halbleiterproduktion geeignet. Vitralit® UC 1535 ist ein Klebstoff auf Epoxidbasis. Er ist einfach zu dosieren und verhält sich dabei nicht scherverdünnend. In nur wenigen Sekunden kann der Klebstoff mit Strahlung im UVA-Bereich von 320 bis 390 nm ausgehärtet werden. Für eine besonders schnelle und einfache Aushärtung eignen sich die UV-Systeme der Dr. Hönle AG. Der Klebstoff wurde speziell für den Einsatz in der Elektronikfertigung entwickelt. Vitralit® UC 1535 lässt sich z.B. für die Verklebung von Glaslinsen in optische Systeme einsetzen. Nach der Aushärtung ist er sehr hart, klar und kratzfest und zeichnet sich durch eine brillante Oberfläche aus. Auch bei starker Temperaturbelastung ist dieser Klebstoff vergilbungsstabil und bleibt optisch klar. Er zeichnet sich außerdem durch einen geringen Ionengehalt aus und ist somit für Halbleiter geeignet. 

BondExpo 2019: Halle 6, Stand 6420 in Halle 6

Neue Klebstoffe erlauben Material- und Werkstoffkombinationen, die noch vor wenigen Jahren nicht möglich waren. Die neu entwickelten Strukturklebstoffe haften auf unterschiedlichsten Materialien, sind sehr elastisch, wirken vibrationsdämpfend und zeichnen sich durch hohe Temperaturbeständigkeit aus. Auf der Composite Europe in Stuttgart zeigt Kisling neben bewährten Klebstoffen vier Fokusprodukte, die sich durch ein sehr breites Haftspektrum auszeichnen und neue Möglichkeiten im Verkleben von Kunststoffen, Faserverbundstoffen, Elastomeren, Metallen, Glas und Keramik und in ihrer Verarbeitung eröffnen. Der 2K-Methacrylat-Strukturklebstoff ergo.® 1675 bietet ein exzellentes Haftspektrum an verschiedenen Materialien und kann aufgrund seiner Elastizität Spannungen bei starken Temperaturschwankungen ausgleichen. Er zeigt sehr gute Adhäsion an vielen Werkstoffen, überbrückt Spalte bis zu 10 mm und weist eine exzellente Beständigkeit gegen dynamische Belastungen auf. Der ergo.® 1675 erreicht bei 23° bereits nach 15 bis 18 min. 50% seiner Endfestigkeit –und dies ohne Aktivator. Der vielseitig einsetzbare ergo.® 1675 ist nahezu geruchlos und schwer entzündlich. Ein Farbwechsel von Blau nach Grün macht seine Härtung optisch sichtbar. Der schlagzähe 2K-Epoxidharz-Strukturklebstoff ergo.® 7440 wurde für das strukturelle Verkleben von Composites und Metallen entwickelt. Optimale Ergebnisse liefert der schwarze Klebstoff besonders auf Composites wie CFK- und GFK-Materialien, und das über einen großen Temperaturbereich. Auch bei +120 °C erreicht er noch immer die hohe Festigkeit von >10 N/mm² . Der ergo.® 7440 ist dank seiner hohen Steifigkeit und Schlagzähigkeit der ideale und zuverlässige Klebstoff für stark beanspruchte strukturelle Verklebungen.

Composite Europe 2019: Halle 9, Stand 9A32

So können Traktions­batterien um rund 40% kleiner ausfallen und schnell wieder aufgeladen werden. Damit reduziert man nicht nur den CO₂ -Footprint des Elektrofahrzeugs, sondern verringert zudem den Bedarf an weltweit knapper werdenden Rohstoffen zur Batterieproduktion. Um die notwendigen hohen Kühlleistungen beim Schnelllade­prozess abbilden zu können, werden im Rahmen des Batteriegehäusekonzepts die Batteriezellen direkt von einem dielektrischen Fluid umspült. Die eingesetzte Konstruktion aus faserverstärktem Kunststoff ist dabei nicht nur leicht, sondern auch widerstandsfähig. Durch die kleiner ausfallende Batterie bietet das Konzept zudem massive Gewichtsvorteile im Fahrzeug. Durch die Notwendigkeit der Kühlung von Batterie und Leistungselektronik entstehen komplexe Kreisläufe, die die Anforderungen an Einzelkomponenten und Regelungen im Bereich Thermomanagement deutlich erhöhen. MAHLE begleitet die zunehmende Elektrifizierung des Antriebsstrangs und die damit steigenden Anforderungen von Anfang an und baut seine Expertise in der Forschung und Entwicklung kontinuierlich weiter aus.

Die Digitalisierung und damit die Automatisierung von Produktionen sind in vollem Gange – und stehen dennoch erst am Anfang. Denn das Potenzial digitaler Technologien für höhere Effizienz, Geschwindigkeit und Verlässlichkeit von Herstellungsprozessen ist längst nicht vollständig erfasst, geschweige denn ausgeschöpft. Vor diesem Hintergrund hat RAMPF Production Systems eine neue, universal einsetzbare Bedienoberfläche für Dosieranlagen und -roboter entwickelt. Herzstück der Bedienoberfläche sind Steuerungslösungen von Beckhoff Automation und Siemens. Die Kommunikation zwischen Soft- und Hardware erfolgt via OPC Unified Architecture (OPC UA), wodurch ein übergreifendes Human-Machine-Interface (HMI) entsteht, das bei allen RAMPF-Dosieranlagen und -robotern eingesetzt werden kann. Das RAMPF-HMI dient darüber hinaus als Basis für die Entwicklung kundenspezifischer HMI-Elemente. Hierdurch wird ein modularer Aufbau ermöglicht und die Wiederverwendbarkeit ist gewährleistet, was den Arbeits- und Zeitaufwand für die Programmierer beim Kunden signifikant verringert. Die Nutzung der Bedienoberfläche bietet eine plattformunabhängige Konnektivität zu allen gängigen mobilen Endgeräten.  Das Responsive Design sorgt dabei für eine universal angepasste Visualisierung, wodurch jederzeit eine einfache Bedienbarkeit gewährleistet ist. Die geringe Anzahl an Bedienebenen begünstigt ein einfaches, intuitives und schnell zu navigierendes Bedienkonzept.