Erfassen von Eigenschaften Was ist Klebetechnik?
Die Klebetechnik zählt zu den ältesten Fügeverfahren. Schon die Neandertaler machten sich die Eigenschaften von Birkenpech zunutze, um verschiedene Materialien für ihre Werkzeuge miteinander zu verbinden, Damit ist das Kleben ein historisch bewährtes, zugleich aber hochmodernes Verfahren, das heute aus der industriellenn Fertigung nicht mehr wegzudenken ist.
Die Klebetechnik ist ein Fügeverfahren, bei dem zwei oder mehr Materialien durch den Einsatz von Klebstoff dauerhaft miteinander verbunden werden. Im Gegensatz zu mechanischen Fügeverfahren wie Schrauben, Nieten oder Schweißen ermöglicht das Kleben eine stoffschlüssige Verbindung über die gesamte Kontaktfläche. Klebetechnik zählt zu den modernen Verbindungstechniken und gewinnt in zahlreichen Branchen zunehmend an Bedeutung - insbesondere bei der Verarbeitung unterschiedlicher Werkstoffe.
Adhäsion und Kohäsion - Die physikalischen Grundlagen der Klebetechnik
In der Klebetechnik ist es wichtig die physikalischen Prinzipien des Klebens zu verstehen. Die Begriffe Adhäsion und Kohäsion bilden die physikalische Grundlage des Klebens. Adhäsion (Haftungskräfte) beschreibt die molekulare Haftung zwischen unterschiedlichen Werkstoffen. Dieser Effekt wird auch als Flächenhaftung bezeichnet und ist verantwortlich für die Verbindung zwischen dem Klebstoff und der Oberfläche des zu fügenden Materials. Kohäsion (Klebschichtfestigkeit) hingegen bezeichnet die Haftung zwischen gleichartigen Teilchen innerhalb eines Werkstoffs- also die innere Festigkeit des Klebstoffs selbst.
Auf Basis dieser beiden Haftmechanismen lassen sich auch die Brucharten von Klebeverbindungen unterscheiden. Bei einem Adhäsionsbruch löst sich die Verbindung direkt an der Grenzfläche zwischen Klebstoff und Werkstoff - ein Hinweis darauf, dass die Ashäsion unzureichend war. Der Kohäsionsbruch hingegen tritt innerhalb des Klebstoffs auf. In diesem Fall versagt der Klebstoff selbst, da seine innere Festigkeit (Kohäsion) nicht ausreicht.
Anwendungen der Klebetechnik
Klebetechnik findet in vielen Bereichen Anwendung, unter anderem in:
- Automobilindustrie: Verbindung von Karosserie- und Innenraumelementen, Verklebung von Glas, Dichtstoffen und Leichtbaumaterialien.
- Luft- und Raumfahrt: Strukturverklebungen bei Flugzeugteilen, Reduzierung des Gewichts durch Kleben statt Schrauben/Nieten.
- Elektrotechnik & Elektronik: Fixierung von Bauteilen, Wärmeableitung durch wärmeleitfähige Klebstoffe.
- Bauindustrie: Verklebung von Dämmstoffen,Bodenbelägen, Fassaden- und Fensterkonstruktionen.
- Medizintechnik: Hautfreundliche Kleber in Pflastern, Prothesen, Einwegprodukten.
- Verpackungsindustrie: Schachtelverklebungen, Etikettierung, Dichtungen
- Möbel- und Holzindustrie: Montage von Holzplatten, Furnieren, Beschichtungen.
- Sport- und Freizeitgeräte: Verklebung von Materialien wie Carbon, Kunststoff oder Metall in Fahrrädern, Surfbrettern, Skiern u.v.m
Die Rolle der Oberfläche bei der Klebetechnik
Die Beschaffenheit der Oberfläche spielt eine zentrale Rolle für die Qualität einer Klebeverbindung. In der Klebetechnik finden nachfolgende Begriffe Verwendung
Oberflächenenergie
- Sie beschreibt die Energiemenge, die notwendig ist, um die zwischenmolekularen BIndungen an der Oberfläche eines Werkstoffs zu überwinden. Werkstoffe mit niedriger Oberflächenenergie sind schwer benetzbar - das bedeutet, Klebstoffe haften schlechter auf ihnen.
Oberflächenspannung
- Diese physikalische Eigenschaft beschreibt das Bestreben von Flüssigkeiten, ihre Oberfläche zu minimieren, um einen energetisch stabilen Zustand zu erreichen. Aus diesem Grund bilden Flüssigkeiten wie Wasser typischerweise eine Tropfenform.
Benetzung
- Darunter versteht man das Verhalten einer Flüssigkeit beim Kontakt mit einem festen Material. Bei guter Benetzung verteilt sich die Flüssigkeit gleichmäßig auf der Oberfläche, ohne Tröpfchen zu bilden - eine wichtige Voraussetzung für eine stabile Klebeverbindung.
Oberflächenrauigkeit und ihre Bedeutung für die Klebetechnik
Für eine optimale Klebeverbindung ist der Zustand der Oberfläche des Fügeteils von zentraler Bedeutung.
Durch betrachten der Oberfläche eines Materials unter dem Mikroskop, zeigt sich, dass diese niemals vollkommen glatt ist. Vielmehr ähnelt die einer hügeligen Landschaft - einer sogenannten mikroskopischen Rauigkeit. Diese Unebenheiten verringern die tatsächliche Kontaktfläche zwischen Klebstoff und Werkstoff, was wiederum die Ahäsionskräfte und somit die Klebfestigkeit negativ beeinflusst. Zudem kann es durch die Unebenheiten dazu kommen, dass sich die Werkstoffe nicht ideal berühren, was die Verbindung zusätzlich schwächt.
Um dennoch eine zuverlässige und stabile Klebeverbindung zu erreichen, ist häufig eine Vorbehandlung der Oberflächen notwendig. Je nach Werkstoff kommen dafür unterschiedliche Verfahren zum Einsatz - beispielsweise:
- Sandstrahlen zur mechanischen Reinigung und Aufrauung
- Säurebehandlungen zur Entfernung von Oxidschichten
- mechanische Schleifen zur Erhöhung der Oberflächenrauigkeit
- Entfetten zur Beseitigung von öligen oder fettigen Rückständen
Diese Maßnahmen verbessern die Benetzbarkeit der Oberfläche durch den Klebstoff und erhöhen dadurch die Haftkraft der Verbindung deutlich.
Anlagen zum automatisierten Kleben Klebetechnik von FFT
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Technologische Vorteile der Klebetechnik in modernen Anwendungen
Klebeanlagen
Kleben bezeichnet ein Fertigungsverfahren aus der Hauptgruppe Fügen. Durch Kleben werden Fügeteile mittels Klebstoffs stoffschlüssig verbunden. Der Klebstoff haftet an der Fügeteiloberfläche durch physikalische (selten auch chemische) Wechselwirkungen. Technisch betrachtet können nahezu alle Werkstoffe miteinander und untereinander verbunden werden. Dabei ist die Klebetechnik besonders schonend da, sie keiner großen Hitze bedarf, welche Verzug, Abkühlspannungen oder Gefügeveränderungen der Fügeteile zur Folge haben kann. Zum Kleben werden auch keine schwächenden Löcher in den Fügeteilen benötigt. Die Kraft wird flächig vom einen zum anderen Fügeteil übertragen.
Die Auslegung der Verklebung sowie die Klebstoffauswahl geschieht kundenseitig und wird in Form einer Prozessvorschrift für das Projekt bereitgestellt.
Um eine bestmögliche Klebeverbindung zwischen den Bauteilen zu erzielen, wird die Oberfläche mit einem Haftvermittler wie Primer oder Aktivator oder einem Reiniger vorbehandelt.
Anwendungsbereiche unserer Klebeanlagen
- Frontscheiben, Heckscheiben und Seitenscheiben
- Dach (Aluminiumdach, Skyroof bzw. Glasdach, Cabriodach, Antenne, Blenden)
- Systemträger, Kofferraummulde
- Sensor- bzw. Kamerahalter auf der Frontscheibe
- Weiße Ware, wie: Backofenscheibentür, Cerankochfeldverklebung
Einsatz moderner Klebetechnik zur Applikation von Türdichtungen
Die endlose Türdichtung wird auf einer Rolle als Coil angeliefert und ist bestückt mit einem doppelseitigen Klebeband. Während der Applikation wird der Liner vom Klebeband abgezogen und die Türdichtung umlaufend auf die Tür unter DRuck appliziert. Da es sich um ein Form - instabiles Produkt handelt ist Stauchung und Dehnung der Türdichtung während der Applikation nicht zulässig, da sich die Türdichtung löst und es zu Undichtigkeiten im Fahrzeug führt.
Die Auslegung einer Anlage wird in erster Linie von den Verarbeitungsvorgaben des Dichtungsherstellers bestimmt. Des Weiteren sind Umgebungsbedingungen und Kundenwünsche ausschlaggebend.
Folgende Konzepte sind beispielhaft möglich:
- Applikation ist stationär und die Tür wird mit dem Roboter aus dem Gehänge entnommen
- Applikation ist robotergeführt und die Tür verbleibt in Gehänge
- Insellösung mit einer Drehtischeingabe bis mehrere verkettete Stattionen
- Vorbehandlung der Klebefläche manuell bis vollautomatisch
Zukunft der Klebetechnik
Mit dem zunehmenden Einsatz von Leichtbau- und Multimaterialsystemen, insbesondere im Kontext der E-Mobilität und des ökologischen Bauens, wächst die Bedueteung der Klebetechnik weiter. Auch biobasierte Klebstoffe, recyclingfähige Klebeverbindungen und intelligente Klebstoffe mit Sensorfunktion gelten als zukünftige Innovationstreiber.
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