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 Kleben ist nicht gleich Kleben:
Mit Fügeverfahren von morgen
zu mehr Wettbewerbsfähigkeit
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 Ob in Luftfahrt, Automobilindustrie oder Elektrotechnik: Das Kleben hat Hochkonjunktur und gilt als das Fügeverfahren der Zukunft.

Deshalb wird das 21. Jahrhundert als „Jahrhundert des Klebens“ bezeichnet. Nach dem Jahrhundert des Nietens (19. Jahrhundert) und dem des Schweißens (20. Jahrhundert) ist das Kleben aktuell das Fügeverfahren mit dem größten Zukunftspotenzial und zugleich wichtige Voraussetzung für Innovationen und die Verarbeitung moderner Werkstoffe.

Ein Grund: Neue Produkte müssen immer leichter werden und die Anforderungen an Energieeffizienz steigen. Gegenüber herkömmlichen Methoden wie dem Nieten, Schrauben oder Schweißen verfügt das Kleben über eine ganze Reihe an Vorteilen und kann auch bei modernen Materialien zum Einsatz kommen.

Doch viele Unternehmen stehen dem Kleben nach wie vor kritisch gegenüber. Denn Kleben ist eine hochkomplexe Angelegenheit und benötigt viel Wissen. Wer das Fügeverfahren richtig anwendet, schafft eine wichtige Voraussetzung für Innovationen und Wettbewerbsfähigkeit.

Gut geklebt hält nicht nur besser

Das Kleben löst herkömmliche Fügeverfahren wie das Nieten oder das Schweißen mehr und mehr ab. Vom Flugzeug über Windräder bis hin zu Fassaden oder unseren Schuhen: Überall begegnen wir Materialien, die geklebt wurden. Denn das Kleben bietet entscheidende Vorteile:

•  Klebstoffe sind leicht und können auch bei
   modernen Werkstoffen zum Einsatz kommen.
   Das ist wichtig, da die Produkte, die hergestellt
   werden, in vielen Branchen immer leichter werden.
   Neue Technologien sollen energieeffizienter und
   ressourcenschonender entwickelt werden.
   Herkömmliche Fügeverfahren können diese
   Anforderungen nicht erfüllen.
•  Beim Kleben verteilt sich die Belastung auf eine
   größere Fläche und schont die Materialien. Im
   Gegensatz dazu ist die Produktbelastung beim
   Schrauben oder Nieten weniger ausgeglichen. Die
   Kraft greift nur an der Verbundstelle an und die
   hohe punktuelle Belastung kann zu Beschädigungen
   führen.
•  Verklebte Oberflächen sind optisch attraktiver,
   da keine Schraubenköpfe oder Nieten sichtbar sind.
•  Das Kleben ersetzt häufig weitere Arbeitsschritte,
   indem es mehrere Funktionen zugleich erfüllt, z. B.
   ist ein aufgeklebter Deckel zugleich abgedichtet.
   Wird er geschraubt, müssen sowohl Nahtstelle als
   auch die Schraublöcher im Nachgang abgedichtet
   werden.

Kleben erfordert eine Null-Fehler Strategie

Wer erfolgreich kleben will, benötigt umfassendes Wissen und ein präzises Vorgehen bei der Ermittlung des richtigen Klebstoffs, der richtigen Klebefläche und der maximalen Belastung. 92 % der versagten Klebeverbindungen haben ihre Ursache in einem Anwendungsfehler in der Prozesskette. Deshalb erfordert das Kleben eine Null-Fehler-Strategie.

Doch mögliche Fehler lauern entlang des gesamten Klebevorgangs. Oberflächen können vor dem Kleben falsch gereinigt oder vorbehandelt werden. Werden Klebstoffe in einem falschen Verhältnis gemischt oder wird die Dimension, also die Klebefläche, falsch berechnet, hält die Verbindung der tatsächlichen Beanspruchung nicht stand. Auch ein für das verwendete Material unpassender Klebstoff führt zum Versagen der Fügestelle.

Vorüberlegungen zur Auswahl des Klebstoffs

Zunächst ist es wichtig, genau zu ermitteln, welche Belastung das zu verklebende Element erfährt: Welchen Temperaturen ist die Klebefläche ausgesetzt? Welchen chemischen Belastungen und welchen Witterungen muss sie standhalten? Wirken mechanische Belastungen auf das Bauteil? Dehnen sich die zu verklebenden Materialien evtl. bei Hitze oder Kälte unterschiedlich aus? Dann muss beispielsweise ein Klebstoff verwendet werden, der einer gewissen Dehnung standhält, anderenfalls würde sich die Verbindung früher oder später lösen.

Eine weitere wichtige Vorüberlegung bei der Auswahl des geeigneten Klebstoffs ist die Anpassung an den Work-Flow in der Produktion: Wie schnell wird das Produkt nach dem Kleben weiterverarbeitet? Wie lange darf die Zeit bis zur Endfestigkeit betragen?

Ein Praxis-Beispiel aus der Getränkeindustrie: Die Flaschen werden in komplexen Maschinen befüllt, geschlossen und mit dem Getränkelabel beklebt. Der Klebstoff muss zum einen die unterschiedlichen Materialien Papier und Glas gut miteinander verbinden. Zum anderen muss er schnell trocken sein, denn die Flaschen werden schon kurz darauf in die Kästen gesetzt und das Label könnte verrutschen. Kommen die Flaschen als Leergut zurück, sollte sich der Kleber rückstandslos entfernen lassen, um anschließend gereinigt und neu befüllt werden zu können.

Die unterschiedlichen Szenarien und damit die Anforderungen an die Klebstoffe sind sehr vielfältig und erfordern viel Wissen und Erfahrung zur Ermittlung der passenden Klebetechnik.

Erfahrungswerte und Prototyping

Bei klassischen Anwendungsbeispielen ziehen Experten wie Sahlberg Erfahrungswerte heran. Soll hingegen der passende Klebstoff für die Entwicklung neuer Serienteile z. B. in der Automobilindustrie, gefunden werden, ist eine andere Vorgehensweise gefragt. Hier werden zunächst Prototypen entwickelt, die Praxis- und Labortests standhalten müssen.

Eine Prüfung der maximalen Belastung erfolgt in der Regel mittels bewusster Zerstörung. Das Kraftdiagramm der Zugmaschine zeigt die Belastungsgrenze nach einer künstlichen Alterung oder dem Aussetzen bestimmter Witterungen. Somit lässt sich hochrechnen, welche Lebensdauer für die Klebefläche zu erwarten ist.

Kleben – eine Verbindung fürs Leben?

Heute kann die Klebetechnik viel mehr als noch vor zehn Jahren – und die Entwicklung geht nach wie vor weiter. Es gibt immer neue Anwendungsfälle, Klebstoffe halten einer größeren Belastung stand und weisen eine längere Haltbarkeit auf. Doch natürlich ist die Lebensdauer von Klebstoffen nicht unbegrenzt.

Flüssiger Kleber muss innerhalb von 6-15 Monaten verbraucht werden. Verarbeitete Klebstoffe werden im ausgehärteten Zustand zu Kunststoffen und unterliegen deshalb auch der Alterung. Sie können spröde werden oder matte Oberflächen bekommen. Das kann sich auch negativ auf die Belastungsgrenze auswirken. Je nach Anforderungen und Umwelteinflüssen gilt es demnach, das geeignetste Klebesystem einzusetzen, um eine maximale Lebensdauer zu gewährleisten.

Sahlberg ist technischer Händler und verfügt über breites Wissen im Bereich der Klebetechnik. Die Mitarbeiter beraten ihre Kunden herstellerübergreifend und unabhängig. Denn: Wer klebt, will eine feste Verbindung, die lange hält.

Autor: Oliver Ehrengruber
Anwendungstechniker Kleb- und Dichtstoffe bei Sahlberg

Zitat als Fazit: „Kleben ist Vertrauenssache. Ich muss dem Klebstoff vertrauen und sicher sein, dass die Prozesskette zu 100% fehlerfrei durchgeführt wurde“
   
   
 
 
 
 
 
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Oliver Ehrengruber
Anwendungstechniker Kleb- und Dichtstoffe bei Sahlberg.
 
 
 
 
 
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Kleben - ein Fügeverfahren für immer mehr Anwendungen.
(Bilder: Sahlberg)
   
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