Mit der Verfahrenskombination von Kleben und Ultraschallschweißen sinkt die Aushärtezeit, gemessen als Zeit vom Fügen der Rohteile bis zur Handlingfestigkeit, auf fünf bis zehn Sekunden. (Bildquelle: ASS Maschinenbau)

Mit der Verfahrenskombination von Kleben und Ultraschallschweißen sinkt die Aushärtezeit, gemessen als Zeit vom Fügen der Rohteile bis zur Handlingfestigkeit, auf fünf bis zehn Sekunden. (Bildquelle: ASS Maschinenbau)

Die Anforderungen vonseiten der Kunden steigen stetig an: Bei gleichbleibender oder höherer Qualität sollen die Kosten sinken. Dies gilt auch für Anlagenbauer, die OEMs oder Tier-1s beliefern. Einer dieser Anlagenbauer, das Unternehmen Knur aus Regensburg, sucht daher ständig neue Wege, um einerseits die Kundenanforderungen zu erfüllen, und andererseits auf dem Markt zu bestehen. Kostendruck ist das passende Stichwort. „Die Qualitätsanforderungen steigen immer weiter. Zugleich sollen die Anlagen möglichst klein sein, weil Flächenbedarf ebenfalls Geld kostet. Auch sehr langlebig sollen sie sein und natürlich eine absolute Top-Taktzeit haben, um eine hohe Auslastung zu ermöglichen“, erläutert Wolfgang Breu, Leiter Technik & Vertrieb bei Knur. Die Anforderungen des damit gefügten Bauteils steigen ebenfalls. „Die schwierigsten Teile sind eigentlich lackierte Rohteile, die im Nachgang zum Klebeprozess sofort montiert werden sollen“, erklärt Breu. Denn beim Montieren muss der Werker hohe Kräfte aufbringen, „selbst bei einer Montage von einem kleinen Clip“, ergänzt Breu. Wenn der Kleber dazwischen noch weich ist, würde der Werker die Bauteile in ihrer Maßhaltigkeit verändern. Bei Toleranzen von etwa 1/10 Millimeter genügen auch kleine Verschiebungen der Fügepartner, damit das Bauteil nicht mehr richtig passt und damit Ausschuss wird.

Für eine Fügeanwendung eines Automobil-Heckspoilers entwickelte das Unternehmen eine 2K-Hybrid-Klebeanlage, die all diese Anforderungen erfüllt. Sie verwendet einen Zweikomponenten-Klebstoffsystem in Kombination mit Ultraschallschweißen. Das Besondere an dieser Lösung ist, dass beide Fügeprozesse in demselben Werkzeug durchgeführt werden und der Fügeprozess lediglich fünf bis zehn Sekunden dauert – je nach Bauteilgröße und Anzahl der gleichzeitig gesetzten Schweißpunkte. Danach sind die Bauteile handlingfest, können vom Werker also entnommen und an den nächsten Prozessschritt in der Automobilfertigung weitergegeben werden. Bis diese Anlage realisiert werden konnte, war es allerdings ein weiter Weg.

Kleben eignet sich auch für Teile, die hohen Belastungen unterliegen, wie ein Heckspoiler, der ja voll im Wind steht“, meint Wolfgang Breu, Leiter Technik & Vertrieb beim Anlagenbauer Knur, Regensburg.  (Bildquelle: Knur Maschinenbau)

Kleben eignet sich auch für Teile, die hohen Belastungen unterliegen, wie ein Heckspoiler, der ja voll im Wind steht“, meint Wolfgang Breu, Leiter Technik & Vertrieb beim Anlagenbauer Knur, Regensburg. (Bildquelle: Knur Maschinenbau)

15 Jahre Erfahrung im Fügen von Kunststoffen

Ausgangspunkt ist der Klebstoff, der eine lange Verarbeitungsdauer hat, mitunter mehrere Stunden bis zum vollständigen Aushärten. Das hat einerseits den Vorteil beim Fügen mittels Roboter, dass der Klebstoff nicht aushärtet, bevor die Fügepartner korrekt ausgerichtet sind. Das bringt andererseits den Nachteil mit sich, dass die Bauteile nach dem Fügen noch eine ganze Weile sehr empfindlich auf Einflüsse reagieren. Die Gefahr von Maßänderungen besteht also, die die Teile unbrauchbar machen würden. Sie sind eben noch nicht handlingfest. Das allerdings verzögert die Weiterverarbeitungsprozesse, die Montage beispielsweise.

Anfang der Nullerjahre entwickelte Knur daher eine Anlage mit Rundtischwerkzeug. Sie bestand aus sechs bis acht Stationen: An der ersten legte ein Werker die Rohteile in das Werkzeug ein. An der zweiten Station applizierte ein Sechsachs-Roboter den Klebstoff. Schließlich wurden die Bauteile an der dritten Station gefügt und in den weiteren Stationen ausgehärtet. Kontaktflächen aus Aluminium erwärmten das Bauteil durchgängig und damit den Kleber, damit dieser schneller aushärtete. Damit gelang es, die Aushärtezeit auf rund 300 Sekunden zu drücken. Danach konnte der Werker das einbaufertige Bauteil nach einer weiteren Drehung des Werkzeugs entnehmen und zwei neue Rohteile einlegen.

Im Jahr 2003 entwickelte der Anlagenbauer diese Lösung weiter: „Wir haben einen Weg gesucht, das Aushärten zu beschleunigen, ohne aber das ganze Teil zu erwärmen. Denn Erwärmung bedeutet auch Ausdehnung und Schrumpfung – und das ist immer schlecht“, erläutert Breu. Statt der Kontaktflächen aus Aluminium kam daher heiße Luft zum Einsatz. Dabei leiteten perforierte Schläuche, die entlang der Fügefläche verlegt waren, die heiße Luft so nah wie möglich an den Klebstoff. Hot-Air-Technologie nennt das das Unternehmen. Das verringerte die Aushärtezeit auf rund 240 Sekunden.

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