Klebelösungen aus dem 3D-Drucker

Herr Virus, wie kam es zu der Idee, Klebebänder additiv, also im 3D-Druckverfahren zu fertigen?

Frank Virus: Wir sind mit dem Projekt, Klebebänder im 3D-Druckverfahren herzustellen, vor circa vier Jahren bei Tesa gestartet. Nach ersten Gesprächen mit verschiedenen Kunden haben wir großes Potenzial in diesem Feld gesehen. Daraufhin wurde eine interne Arbeitsgruppe aufgesetzt und vorhandene Erfahrungen mit dem Thema 3D-Druck ausgetauscht. Wir haben dann recht schnell einen ersten sinnvollen Anwendungsfall gefunden. Im Bereich gestanzter Klebelösungen wird zum Teil relativ viel Klebeband als Verschnitt direkt entsorgt. Die Idee, den Stanzling direkt zu drucken, hat uns überzeugt.

Ein Tape besteht meines Wissens aus einem Träger und der Klebemasse. Wie ist der Aufbau bei einem gedruckten „Klebeband“?

Virus: Richtig. Allerdings sind der Träger und auch Elemente wie die Trennfolie nur Hilfsmittel, um ein Klebeband mit seiner Klebmasse zur Anwendung zu bringen und es zu stabilisieren. Ein gedrucktes Klebeband hingegen besteht in den meisten Fällen nur aus der Klebmasse. Wenn hier eine Schicht mit einem Zusatznutzen benötigt wird, versuchen wir mehr Masse oder zusätzliche Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften zu integrieren. So können unsere 3D-gedruckten Lösungen auf einer Seite beispielsweise sehr gut auf Stahl und auf der anderen Seite gut auf Kunststoffen kleben. Durch diese Methode können wir noch viel individueller und passgenauer auf die Wünsche und Anwendungsbereiche der Anwender eingehen.

Was macht die gedruckten Klebebänder im Vergleich zu den Standardklebebändern so besonders?

Virus: Zunächst bleibt auch das additiv gefertigte Produkt ein Klebeband, wir erfinden es nicht neu. Im Gegenteil: Wir bleiben sogar recht nahe an den Standardklebebändern aus unserem Sortiment. Dennoch gibt es wichtige Unterschiede. Die gedruckten Klebebänder kommen nicht mehr von der Rolle, sondern sind individualisiert. Dazu weisen die Drucke häufig Variationen der dritten Dimension auf, wie zum Beispiel unterschiedliche Höhen. Das funktioniert auch mit unseren Schaumstoffklebebändern, ab einer gewissen Höhenvarianz ist aber die 3D-gedruckte Variante klar im Vorteil und führt in der Anwendung zu einem besseren Ergebnis.

Sie sagen, dass die gedruckten Klebelösungen auf Form und Geometrie der tatsächlichen Klebefläche angepasst sind. Dadurch scheinen diese auf den ersten Blick nachhaltiger zu sein als Klebelösungen von der Rolle. Ist dem so?

Virus: Es kommt immer auf den Anwendungsfall an. Möchte ich eine Fläche in einer definierten, gleichmäßigen Breite auf einer definierten Länge verkleben, ist das herkömmliche Klebeband das Mittel der Wahl. Bei komplexeren Formen oder sobald ich ein Band beispiels-weise in der Breite anpassen muss, werde ich Verschnitt nicht vermeiden können. Hier ist der 3D-Druck eine gute und nachhaltige Alternative. Ein Beispiel: Viele Anwender nutzen unsere Klebebänder, um beispielsweise Displays mit dem Mobiltelefon zu verbinden. Das sind sogenannte Rahmenverklebungen, schmale Stege rund um das Display, die die einzelnen Komponenten verbinden. Das Tape hat dabei noch eine weiterführende Funktion. Es muss unter anderem verhindern, dass unerwünschte Partikel oder Flüssigkeiten in das Gerät eindringen. Zusätzlich sorgt das Klebeband dafür, dass das Licht des Touchdisplays nicht aus den Rahmenverbindungen austritt. Für diesen Anwendungsfall benötigt man Rahmenverklebungen aus einem Stück, die aus vollflächig hergestelltem Tape herausgestanzt werden. Eine Alternative hierfür wäre eine Lösung aus dem 3D-Drucker. Dabei könnte der Verschnitt deutlich reduziert werden. Zusätzlich bietet dieses Fertigungsverfahren durch geometrische Strukturen in der Klebefläche, wie Netz- oder Wabenstrukturen, noch weiteres Potenzial für Materialeinsparungen.

Wo sehen Sie die Potenziale und die Einsatzgebiete der additiv gefertigten Klebelösungen?

Virus: Großes Potenzial liegt meiner Ansicht nach darin, komplexe Anwendungen, bei denen derzeit kein klassisches Klebeband verwendet werden kann, zu automatisieren. Auch bei individualisierten Verklebungen oder wenn sich Designs schnell ändern, hat der 3D-Druck gegenüber einer Stanzung klare Vorteile. Neue Stanzwerkzeuge müssen aufwendig gefertigt werden, Designänderungen im 3D-Druck lassen sich hingegen mit nur einem Knopfdruck individuell anpassen. Die Verarbeiter können mit gedruckten Lösungen noch flexibler agieren, vor allem wenn im Nachhinein Anpassungen vorgenommen werden müssen.

Können durch den schichtweisen Aufbau die mechanischen Eigenschaften angepasst werden?

Virus: Ja, nahezu alle unsere 3D-Druckprozesse sind Multimaterialprozesse. Es sind immer mindestens zwei Druckköpfe mit unterschiedlichen Materialien und damit unterschiedlichen Eigenschaften verfügbar. So kann zum Beispiel eine kreisförmige Verklebung mit einer zweiten Fläche, die eine andere Eigenschaft oder ein anderes Material aufweist, kombiniert werden.

Wie wird die Qualität der gedruckten Materialien überprüft? Und wie stellen Sie die Dimensions- und Geometriestabilität sicher?

Virus: Wir arbeiten mit optischen Messsystemen, die uns entweder schon während des Drucks oder aber direkt danach Aufschluss darüber geben, ob wir die Vorgaben getroffen haben. Ein automatisierter Abgleich mit den CAD-Daten ist unser Ziel. Die Dimensionsstabilität ist ein Versprechen, das wir sowohl für unsere Tapes als auch für unsere Produkte aus dem 3D-Druck geben können.

Keine additive Klebelösung ohne Drucker, Herr Virus. Sie setzen unter anderem den Freeformer von Arburg ein. Kann mit dieser Maschine das „Klebstoffgranulat“ direkt verarbeitet werden, so wie Kunststoffgranulat oder sind Anpassungen bei den medienführenden Teilen und dem Druckkopf notwendig?

Virus: Unsere Kooperation mit Arburg ist ein gutes Beispiel dafür, wie neue Materialien für den 3D-Druck qualifiziert werden können. Der Maschinenhersteller ist sehr daran interessiert, die Vielfalt der Klebmassen für die Technologie verfügbar zu machen. Bisher mussten an der Anlage keine Veränderungen vorgenommen werden. Lediglich unsere Anforderung bezüglich der Bauteilgröße hatten Anpassungen in der Software zur Folge. Alternativ haben wir unser Material dementsprechend angepasst, damit es auf einem Freeformer optimal verwendet werden kann.

Können Sie sich vorstellen, dass die Klebelösung beispielsweise direkt beim Kunststoffverarbeiter auf die Bauteile aufgedruckt wird?

Virus: Ja, ein solcher Prozess hätte viele Vorteile. Der Transport würde komplett wegfallen und damit auch die Gefahr, dass die aufwendige Struktur dabei Schaden nimmt. Man muss aber dazu sagen, dass diese Lösung nicht für alle unsere Klebemassen funktioniert.

Ist die neue Klebetechnologie bereits im Serieneinsatz? Wenn ja, für welche Anwendungen/Branchen?

Virus: Wir sind bereits mit ausgewählten Kunden in der Automobil- und der Elektronikindustrie im Gespräch und stellen ihnen sowohl die Technologie als auch einzelne Prototypen vor.

Wird Tesa für die additiv hergestellten Klebelösungen als Systemlieferant von Klebesystemen und Drucker auftreten?

Virus: Diese Frage werden wir zukünftig beantworten.

Herr Virus, sehen Sie diese Art von Klebelösungen auch für den Einsatz bei Großserien?

Virus: Ja. Perspektivisch wird der 3D-Druck mit einer steigenden Zahl von Druckanlagen dazu führen, dass auch Großserien bedient werden können.

Quelle: Tesa