Kleben statt Schweißen – Kleben statt Schrauben

Kleben als Verbindungstechnik des 21. Jahrhunderts

Beim Kleben werden zwei oder mehrere Fügeteile mit einem Klebstoff stoffschlüssig miteinander verbunden. Neben normalen Klebeanwendungen gewinnen sogenannte Hybridverfahren, bei denen das Kleben durch eine weitere Funktion wie beispielsweise Abdichten oder Wärmeableitung ergänzt wird, zunehmend an Bedeutung. Da sie zahlreiche Vorteile wie Gewichtseinsparungen oder ein vereinfachtes Teilehandling ermöglichen, werden klassische Fügetechniken wie Schweißen oder Schrauben im industriellen Umfeld mehr und mehr durch leistungsfähige Klebeverfahren abgelöst.

Ein Klebeprozess besteht im Kern aus zwei Arbeitsschritten: dem Auftrag des Klebstoffs sowie dem anschließenden Zusammenfügen der Teile (zum Beispiel Deckel und Gehäuse). Bei industriellen Anwendungen müssen die Klebepunkte oder -linien häufig an genau definierten Stellen auf oder im Fügeteil angebracht werden. Aus diesem Grund kommen hier meist hochviskose 1K- oder 2K-Klebstoffe auf Basis von Polyurethan, Silikon oder Epoxid zum Einsatz, die nicht verfließen können. Je nach Anwendung und abhängig davon, welche Verbindungseigenschaften erzielt werden sollen, können jedoch auch niedrig viskose Klebstoffe die Materialien der Wahl sein.

Kleben statt Schweißen: Zahlreiche Vorteile durch schädigungsfreie Verbindung

Mit der Etablierung neuer Werkstoffkombinationen und der Umsetzung anspruchsvollerer Designs hat sich das Kleben in den letzten Jahren und Jahrzehnten zu einem zentralen Fertigungsverfahren in zahlreichen Industrien entwickelt. Viele Geräte der Consumer-Elektronik würden ohne funktionelle Klebstoffe schnell ihren Dienst versagen. Auch in der Luft- und Raumfahrt, der Lichttechnik, der Elektro- und Elektronikindustrie oder im Automobilsektor haben sie ihren festen Platz: Ein moderner Pkw enthält etwa 15 bis 18 kg Klebstoff, die unter anderem zum Vergießen und Verkleben von Chips und Sensoren, zur Versteifung der Karosserie oder zur Befestigung von Fahrzeuginterieur verwendet werden. Zum Verkleben von Rotorblätter-Halbschalen im Bereich der Windenergie werden sogar über 700 kg Klebstoff benötigt. Je nach Art des verwendeten Klebers kann die Aushärtung durch UV-Strahlung, Temperatureintrag (Ofensysteme, IR-Strahler, beheizte Werkzeuge), Feuchtigkeit oder Druckaufbau erfolgen.

Etablierte Fügeverfahren wie Schrauben, Schweißen oder Nieten wurden in den letzten Jahren zunehmend durch leistungsfähige Klebeprozesse ergänzt. Teils haben sie diese sogar gänzlich abgelöst – Stichwort „Kleben statt Schweißen“ bzw. „Kleben statt Schrauben“. Und das aus gutem Grund: Mit Klebstoffen können die Fügeteile miteinander verbunden werden, ohne sie – wie beim Nieten oder Schweißen – zu beeinträchtigen oder sogar zu schädigen. Vor diesem Hintergrund wird das Kleben oftmals auch als „Verbindungstechnik des 21. Jahrhunderts“ bezeichnet. 

Die Vorteile dieses Verfahrens sind augenfällig: Beim Kleben bleiben sowohl die Oberfläche als auch die Gefügestruktur der Klebepartner unverändert – ein wichtiges Kriterium beispielsweise in Bezug auf die mechanischen, ästhetischen und aerodynamischen Eigenschaften einer Oberfläche bzw. eines Bauteils. Im Leichtbau ermöglichen hochfunktionale Klebstoffe eine signifikante Gewichts- und damit Energieersparnis und verhindern Kontaktkorrosion. In industriellen Anwendungen erlangen sogenannte Hybridverfahren zunehmend an Bedeutung. Hierbei handelt es sich um kombinierte Fügetechniken, die beispielsweise eine dauerhafte Klebeverbindung zusammen mit einem gleichzeitigen Abdichten der Fügestelle gewährleisten. Auch der Einsatz von Wärmeleitklebern lässt sich dieser Kategorie zuordnen, da diese neben einer beständigen Verbindung der Fügepartner auch eine effektive Wärmeableitung sicherstellen. Speziell an die Anwendung angepasste Klebstoffsysteme erlauben darüber hinaus die Umsetzung kürzerer Taktzeiten durch einen schnelleren Klebstoffauftrag sowie ein vereinfachtes Teilehandling dank variabel einstellbarer Offenzeiten und Reaktivitäten. Durch ausgeklügelte Materialformulierungen lassen sich sogar Zeit und Kosten sparen, indem die Teile vor Ort gefügt und weiterverarbeitet werden und der Klebstoff erst während des anschließenden Transports vollständig aushärtet.

Komplexe Klebeprozesse sicher beherrschen

Die Komplexität von Klebeprozessen wird häufig unterschätzt. Damit – gerade bei sicherheitsrelevanten Anwendungen – zuverlässige, langzeitbeständige Klebeverbindungen realisiert werden können, müssen neben dem reinen Materialauftrag und dem anschließenden Fügevorgang auch die jeweils vor- und nachgelagerten Prozessschritte berücksichtigt werden. Dazu gehören unter anderem eine klebgerechte Bauteilkonstruktion, die Anwendung geeigneter Reinigungs- bzw. Vorbehandlungsverfahren sowie passende Aushärteprozesse inklusive Fixierung der Fügepartner. Passende System- und Verfahrenslösungen zur Integration von Klebeprozessen in eine komplexe Prozessumgebung finden Sie hier: Individuelle Dosieranlagen.

Für einen präzisen, wiederholgenauen Klebstoffauftrag entlang der vorgesehenen Klebekontur sorgen die verschiedenen CNC-fähigen Klebe-, Dosier- und Vergusszellen von Scheugenpflug:

  • Die CNCell lässt sich dank ihrer modularen Bauweise individuell nach Kundenwunsch zusammenstellen. Sie kommt zum Einsatz, wenn hohe Flexibilität bei mittleren bis großen Stückzahlen benötigt wird.
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  • Die LeanCNCell ist die optimale Lösung für Klebeanwendungen im Klein- und Mittelserienbereich. Sie verbindet alle Vorteile einer CNC-Anlage inklusive einer hochgenauen Achsensteuerung mit einem attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnis. 
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  • Die Scheugenpflug Prozessmodule können schnell und sicher in neue oder bestehende Produktionszellen bzw. Fertigungslinien integriert werden. Damit sind alle kleberelevanten Parameter und Prozesse – unabhängig vom Rest der Maschine – optimal aufeinander abgestimmt. 
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  • Müssen 1K-Klebstoffe gleichmäßig und kontinuierlich auf einen Fügepartner aufgetragen werden, sind die Zahnraddosiersysteme von Scheugenpflug die ideale Wahl. Die Dos GP-Systeme arbeiten auch bei komplexen Bauteilgeometrien schnell und exakt und können bei Bedarf zusätzlich mit einer speziellen Schwenknadel ausgestattet werden. 
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