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“Null-Fehler-Produktion ist beim Kleben möglich“

Klebetechnik
“Null-Fehler-Produktion ist beim Kleben möglich“

Die Fügetechnik Kleben wird genormt: Die kommende DIN 2304–1 definiert Anforderungen an Klebeprozesse. Wer sie befolgt, kann bei Reklamationen nachweisen, dass er nach dem aktuellen Stand der Technik gefertigt hat. Der Klebetechnik-Spezialist SCA bietet geeignete Lösungen an, mit denen die Industrie ihre Prozesse absichern kann – bis hin zur Null-Fehler-Fertigung.

„Kleben ist die Fügetechnik des 21. Jahrhunderts“, erklärte Prof. Dr. Andreas Groß, Abteilungsleiter für Weiterbildung und Technologietransfer am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) auf den Kundentagen des Klebetechnik-Spezialisten SCA Anfang Mai in Bretten. Über 100 Besucher aus der Industrie folgten seinen Ausführungen. Der Experte beschrieb die Vorzüge des Klebens am Beispiel eines Sägeblattes, dessen Schneidelemente geklebt statt gelötet werden sollten: Mit keiner anderen Fügetechnik als der Klebetechnik sei es möglich, Werkstoffe ohne Einschränkung miteinander zu kombinieren und beim Fügen die Eigenschaften dieser Werkstoffe zu erhalten. Löten oder Schweißen veränderten im Beispiel des Sägeblattes die Härte der Schneidelemente.
Potenzial der Klebetechnik für Verbundbauweisen
Groß machte deutlich, dass in Zukunft kaum eine Branche am Kleben vorbeikommen werde. Das große Potenzial der Klebetechnik liege unter anderem darin, dass Verbundbauweisen die Eigenschaften von Bauteilen verbessern können. Zudem ließen sich zusätzliche Funktionen in die Konstruktion integrieren, wie zum Beispiel das Dämmen und Dichten.
Doch – bei allen Vorteilen: Was passiert, wenn eine Klebung versagt? Dann sind Hersteller in der Beweispflicht. Deshalb kommt jetzt auch für das Kleben, was es für andere Fügetechniken schon gibt: eine eigene Norm. Seit April dieses Jahres liegt der Entwurf der DIN 2304–1 vor. „Die DIN kommt auf jeden Fall“, betonte Andreas Groß, „sie liegt momentan als Normentwurf vor und kann auf den entsprechenden Online-Portalen eingesehen werden.“ Wie das Schweißen ist auch das Kleben ein „spezieller Prozess“ gemäß DIN EN ISO 9001.
Bei diesen Prozessen kann selbst „durch nachträgliche Überwachung und Messung oder zerstörungsfreie Prüfverfahren am Produkt das Ergebnis nicht in vollem Umfang verifiziert werden“, heißt es darin. Das bedeutet: Prozessfehler können eventuell erst bei Gebrauch erkannt werden. Wenn die Klebeverbindung aber unter allen Umständen halten muss, weil bei Versagen Gefahr für Leib und Leben droht, muss der Prozess so abgesichert sein, dass der Hersteller beweisen kann, dass nach dem Stand der Technik gefertigt wurde.
Prozesse beherrschen wird Pflicht
Auf den Kundentagen zeigte SCA im Anschluss an den Impulsvortrag im hauseigenen Innovation-Center ganz praxisnah, mit welchen Mitteln Klebeprozesse heute abgesichert werden können. Dazu hatte das Unternehmen sechs Stationen mit Klebeapplikationen aufgebaut – für den manuellen ebenso wie für den automatischen Klebstoffauftrag. „Selbst manuelle Prozesse lassen sich mit vergleichsweise einfachen Mitteln sicherer machen“, betonte Oskar Sörensson, der bei SCA den Geschäftsbereich Allgemeine Industrie leitet. „Damit steigern unsere Kunden nicht nur die Qualität ihrer Produkte, sondern machen auch erste Schritte in Richtung der kommenden DIN-Forderungen.“
Handlingarme unterstützen bei manuellen Klebstoff-Applikationen
So zeigte SCA an der ersten Station, wie bei der manuellen Klebstoff-Applikation ein einfacher Handlingarm – in dem Fall ein SMC aus dem Mutterkonzern Atlas Copco – den Werker entlasten und den Prozess sicherer und effizienter machen kann: Mit einer eingespannten Klebepistole kann der Mitarbeiter zum Beispiel eine vorgegebene Klebestrecke sehr ergonomisch, komfortabel und schnell in einer Schablone abfahren. „Dadurch steigern wir die Qualität der Applikation und verringern den Materialverbrauch“, sagte Sörensson.
An der zweiten Station stellte SCA eine Klebstoff-Applikation mit „intelligenter“ Bedienerführung vor: Applikator und Düse sind an dem in drei Achsen beweglichen Handlingarm AX1 befestigt – einer ganz neuen Vorrichtung ebenfalls von Atlas Copco, die bei SCA als Prototyp im Einsatz war. Bei diesem Gesamtsystem wird das Auftragsmuster programmiert und ein Bereich festgelegt, in dem die Klebepistole arbeiten darf. Dabei stehen zwei Modi zur Verfügung. Ungeübte Werker sollten an einem festgelegten Startpunkt damit beginnen, den Klebstoff aufzutragen („Forced Mode“); fortgeschrittene Anwender dürfen an einer beliebigen Stelle des vorgegebenen Bereichs starten und können etwaige kleine Unregelmäßigkeiten direkt von Hand nacharbeiten („Free Mode“).
Die Besucher überzeugten sich davon, dass der Werker das Material ausschließlich in den zuvor programmierten Bereichen auftragen konnte. Bei Verlassen der vorgesehenen Führung wurde die Zufuhr des Klebstoffs unterbrochen. „So werden Fehler vermieden, und gleichzeitig können wir den Prozess dokumentieren“, erklärte SCA-Manager Oskar Sörensson. Mit der „dokumentierten Erfahrung“ komme der Anwender der von der DIN geforderten Nachweisführung entgegen.
Tischroboter automatisiert das Fügen kleiner Bauteile
Die nächste Stufe der Prozesssicherheit stellte ein als Konzept vorgestellter Tischroboter dar – eine Einstiegslösung für automatisierte Prozesse. Er eignet sich für kleinere Bauteile und kann mit allen Standardkomponenten von SCA ausgestattet werden. Der Tischroboter arbeitet präzise, schnell und effizient und lässt sich mit allen Auftragsarten von SCA kombinieren: von der einfachen Raupe bis hin zum E-Swirl-Verfahren. „Damit bieten wir erstmals alle Vorteile einer automatischen Lösung auf sehr geringer Fläche“, fasste Sörensson zusammen. Auch Applikationen mit 2-Komponenten-Klebstoffen seien möglich.
90 % aller Klebefehler sind Applikationsfehler
„Wenn die Klebung versagt, ist in 90 Prozent der Fälle nicht der Kleber schuld“, betonte Andreas Groß, „sondern die Applikationsart.“ Eine Null-Fehler-Produktion sei möglich, wenn der Prozess beherrscht werde. Die Klebung müsse reproduzierbar sein. Und die Qualitätssicherung sei beim Kleben absolut notwendig. Groß stellte anhand seines Sägeblatt-Beispiels dar, wie der Klebeprozess geplant und begleitet werden müsse. „Das Wichtigste ist das Gespräch zwischen allen Beteiligten, damit alles im Vorfeld bedacht wird und das Beste entsteht“, betonte Groß. Bedacht werden müssten etwa die Materialeigenschaften der Bauteile, deren thermische und mechanische Belastung, die Auswahl des Klebers und der Raupenform oder auch die Vorbereitung der Oberflächen.
Um das Gespräch zwischen allen Beteiligten ging es auch bei SCA: „Wir zeigen heute einige konzeptionelle Ansätze für mögliche Lösungen, um Diskussionen anzuregen und zu erfahren, welche Bedürfnisse unsere Kunden haben“, betonte Oskar Sörensson. Am Beispiel der Oberflächenbehandlung, die für die Haftwirkung des Klebers eine große Rolle spielt, machte der SCA-Manager deutlich, was alles bei einer Klebung zu besprechen ist: „Um eine optimale Haftung zu erreichen, müssen zum Beispiel die richtigen Mengen an Reinigungs- und Aktivatorflüssigkeit auf das Bauteil gelangen.“ Im Innovation-Center wurde hierzu an einer Station die Oberflächenvorbehandlung mit Primer-Sprühauftrag demonstriert – und zwar hochpräzise und wiederholgenau. „Per manuellem Auftrag kann ein solches Ergebnis nicht erreicht werden“, stellte Sörensson klar.
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