DELO-NEWS

Neuartiges Fügeverfahren "ONSERT" spart Energie

Geklebte ONSERT-Verbindung

Zur Befestigung von Elementen auf Blechen werden in industriellen Anwendungen verschiedene Fügetechniken verwendet: Äußerst rationell und automatisierbar ist dabei das Aufschweißen von Gewindebolzen, da man mit diesem Verfahren das aufwendige Bohren und Setzen von Schrauben bzw. Nieten vermeiden kann. Das Bolzenschweißen gerät jedoch dort an seine Grenzen, wo die zu verbindende Blechdicke kleiner als 0,5 mm ist oder Schweißen aus anderen Gründen nicht möglich ist: Hier kommt als alternative Fügetechnik das Verkleben von Bolzen ins Spiel: Dieses Verfahren hat der Klebstoffhersteller DELO gemeinsam mit Böllhoff, einer Unternehmensgruppe der Verbindungs- und Montagetechnik, entwickelt.

Einsatzbereiche von Gewindebolzen

Schweißbolzen werden überall dort eingesetzt, wo Befestigungselemente unlösbar mit einem metallischen Träger verbunden werden. Die Einsatzgebiete sind vielfältig. Schweißbolzen finden sich in vielen Gegenständen des täglichen Lebens: Angefangen von Karosserieblechen im Automobil über Gehäuse von Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen und Kochherde bis hin zum Schiffs- oder Flugzeugbau. Beim Bolzenschweißen wird zwischen einer Stirnfläche des Bolzens und dem Werkstück ein Lichtbogen gezündet, beide Teile werden lokal angeschmolzen und anschließend unter geringem Anpressdruck gefügt (siehe Abb. 1). Je nach Schweißverfahren werden Bolzen auf Bleche bis zu einer minimalen Blechstärke von bis zu 0,5 mm aufgeschweißt. Das Bauteil muss lediglich von einer Seite zugänglich sein. Es können unterschiedlichste Bolzenformen eingesetzt werden wie Gewindebolzen, Stifte, Innengewindebuchsen, Haken, Ösen sowie Sonderschweißelemente, die an die Befestigungsaufgabe angepasst sind. Zu den Vorteilen dieser Technologie zählen die hohe Belastbarkeit durch vollflächige Verschweißung, die hohe Produktivität aufgrund der kurzen Schweißzeit und die leichte Automatisierbarkeit.

Bolzenschweißen und ONSERT-Verfahren

Aus Gründen der Gewichtseinsparung kommen gerade in der Automobilindustrie immer mehr Bleche aus hochlegierten Stählen zum Einsatz. Aufgrund der hohen Festigkeit dieser Stähle können die Blechstärken stark reduziert werden. Hier stößt man selbst beim Schweißverfahren der Spitzenzündung bei einer Wandstärke von 0,5 mm an Grenzen. Bei dieser Wandstärke kann nicht mehr geschweißt werden. Des Weiteren stört gerade bei Sichtbauteilen die Abzeichnung des Schweißpunktes auf der gegenüberliegenden Blechseite, weshalb aus optischen Gründen ein Aufschweißen der Bauteile oft nicht möglich ist. Darüber hinaus ist der Einsatz dieser Schweißtechnologie auf unlackierte, metallische Bauteile beschränkt.

Aufbau von Klebebolzen als alternatives Fügeverfahren

Können Bolzen aus den oben genannten Gründen nicht aufgeschweißt werden, müssen diese durch spezielle Verbindungselemente ersetzt werden, die auf das Substrat geklebt werden. Der Klebstoffhersteller DELO hat gemeinsam mit Böllhoff ein neues Verfahren entwickelt, das sogenannte ONSERT-Verfahren. Die Befestigungselemente werden dabei zunächst mit einem transparenten Kunststoff umspritzt, so dass die Klebefläche lichtzugänglich ist. Der Grund: Bei vorgegebenen kurzen Taktzeiten in der Produktion kann die Aushärtung der Klebstoffe durch Licht innerhalb weniger Sekunden durch das Befestigungselement hindurch erfolgen. Die Klebebolzen kombinieren die Vorteile der Schweißbolzen wie hohe Automatisierbarkeit, kurze Taktzeiten und hohe Belastbarkeit mit der Möglichkeit, auf Blechstärken unter 0,5 mm sowie nichtmetallischen Leichtbauwerkstoffen zu kleben. Außerdem zeichnen sich die Bauteile an der Sichtseite im Gegensatz zu auf Blechen geschweißten Elementen beim Kleben nicht ab. Somit ist diese Art der Verbindung auch für optisch anspruchsvolle Bauteile geeignet.

Energiebedarf im Vergleich

Energiebedarf im Vergleich

Ein weiterer Pluspunkt: Der Energiebedarf ist bei der Verbindung durch Klebbolzen wesentlich geringer, da hier kein Material aufgeschmolzen werden muss. Zur Aushärtung des Klebstoffs genügt Licht im Wellenlängenbereich von 400 nm. Dies kann beispielsweise durch LED-Lampen zur Verfügung gestellt werden. Um einen Schweißbolzen mit einer Dicke von 6 mm und einem Ringbuckel auf ein verzinktes Blech mit 1 mm Wandstärke zu schweißen, benötigt man ca. 18 kA effektiven Schweißstrom bei einer resultierenden Spannung von 2 V und einer Schweißzeit von 100 ms. Effektiv werden an der Schweißung 3,6 kJ umgesetzt. Als typischer Wirkungsgrad für das Widerstandsschweißen wird ein Faktor von 0,53 kJ angegeben. Damit ergibt sich ein Energiebedarf von 6,8 kJ pro Bolzen. Dem gegenüber wurde die Gesamt-Leistungsaufnahme bei der Verwendung von Klebbolzen sowie der Aushärtungslampe DELOLUX 80 inklusive Kühlung gemessen. Bei einer Amplitude von 100 % beträgt diese 117 W. Bei einer typischen Belichtungszeit von 5 Sekunden beträgt die notwendige Energie somit lediglich 0,6 kJ pro Element.

Fazit

Die Technologie der aufgeklebten Verbindungselemente findet dort Verwendung, wo die Schweißtechnik aus Gründen der geringen Blechstärke, der optischen Anforderungen oder der verwendeten Materialpaarungen nicht möglich ist. Gerade mit der Lichthärtung ist es möglich, ein Verbindungselement innerhalb weniger Sekunden auszuhärten. Daher ist diese Technologie besonders für automatische Prozesse mit kurzen Taktzeiten geeignet. Zudem ist die ONSERT-Technologie hinsichtlich der deutlich effektiveren Energiebilanz im Vorteil. Zum Aufbringen eines Elements benötigt man beim Schweißen elf Mal mehr Energie als beim Kleben mittels eines lichthärtenden Klebstoffs.

DELO-Technikum in Windach

Die hohen Baukräne, die zurzeit das Bild in Windach prägen, lassen erkennen: es tut sich was bei DELO. Aktuell wird an der Erweiterung des Laborgebäudes gebaut. Es entsteht ein U-förmiger Komplex, der architektonisch dem bereits vorhandenen angepasst wird. DELO wächst stetig, wie die Umsatzzahlen der letzten Jahre zeigen und so benötigt man Kapazität für mehr Personal. Noch dieses Jahr werden mindestens 60 neue Mitarbeiter im Unternehmen eingestellt. Diese sollen dann neben der F&E und dem Engineering im neuen Laborgebäude untergebracht werden. Im Gegensatz zum bereits vorhandenen Gebäude ist der Neubau komplett unterkellert und wird um ein Stockwerk erhöht. Insgesamt sollen dort auf drei Etagen Büros für ca. 130 Arbeitsplätze entstehen.

DELO-Technikum in Windach

Schon im August wurde der Bau des neuen Technikums zur chemischen Synthese abgeschlossen. Insgesamt dauerte der Bau inklusive Innenausstattung fast ein Jahr. In der neuen chemischen Produktionsanlage werden zukünftig eigene Rohstoffe sowie Vorprodukte entwickelt und produziert. Der Industriemeister Chemie F&E erklärt, dass im Technikum zurzeit ein geschlossener Mischer mit einem Nutzvolumen von 300 Litern zur Produktion verwendet wird. Dieser Mischer wird vollautomatisch über ein Prozessleitsystem gesteuert. Zudem wäre bei Bedarf eine Erweiterung auf fünf Mischer mit einem Gesamtvolumen von bis zu 2.000 Litern möglich. Die feierliche Einweihung beider Gebäude wird aller Voraussicht nach im Frühjahr 2012 stattfinden.

Das Unternehmen HANNING ELEKTRO-WERKE stellt individuelle, auf die Kundenbedürfnisse angepasste, Elektromotoren her. Zum Verkleben der Kugellager in den
Motorgehäusen verwendet die Firma DELO-ML Klebstoffe.

HANNING ELEKTRO-WERKE in Oerlinghausen blickt auf sechs erfolgreiche Jahrzehnte in der Herstellung von Elektromotoren zurück. Die Motoren werden unter anderem in Zentrifugen, Industrietorantrieben, Vakuumpumpen, Entleerungspumpen für Wasch- und Geschirrspülmaschinen sowie Verstellantrieben in Krankenbetten und Behandlungsstühlen eingesetzt.

Im Maschinenbau, speziell im Elektromotorbereich, hat sich Kleben gegenüber Schrauben, Nieten und Schweißen mittlerweile als ein wesentliches Konstruktionselement durchgesetzt. Um Werkstoffe miteinander zu verbinden, hat DELO Klebstoffe entwickelt, deren Eigenschaften auf unterschiedlichste Anwendungen und Anforderungen abgestimmt sind.

So verwendet auch HANNING beim Verkleben von Kugellagern in unterschiedlichen Lagerschildern spezieller Motoren DELO-ML Klebstoffe. Diese einkomponentigen Klebstoffe sind anaerob und härten unter Luftabschluss innerhalb kurzer Zeit aus. Sie verfügen über gute Temperatur- und chemische Beständigkeit und sind nach vollständigem Aushärten hochfest.

Das Auftragen des Klebstoffs erfolgt durch ein Rotorspray; ein Verfahren bei dem der Klebstoff durch Rotation aufgesprayt wird. Dieses kontrollierte Applizieren ermöglicht, dass die zu verklebenden Teile innerhalb des Motors nur dünn mit DELO-ML benetzt werden. In der DELO-ML Produktfamilie gibt es für jedes Motordesign spezielle Klebstoffe mit passenden Eigenschaften.

DELO entwickelt neue LED-Flächenstrahler

Die Lampensysteme DELOLUX 804 und DELOLUX 806 ermöglichen ein schnelles und homogenes Aushärten der photoinitiierten Klebstoffe DELOKATIOBOND, DELO-PHOTOBOND und DELO-DUALBOND. Aufgrund ihres optimierten Strahlungsprofils in Längs- als auch in Querrichtung, lassen sich DELOLUX 804 und DELOLUX 806 – auch in Kombination – sowohl für den Modulverguss von Smart Cards als auch für Laminierprozesse einsetzen. Die Aushärtungslampen werden in zwei verschiedenen Lampenlängen (DELOLUX 804 in 460 mm und DELOLUX 806 in 690 mm) sowie jeweils mit unterschiedlichen Wellenlängen (365 nm und 400 nm) angeboten.

Die neue Lampengeometrie ermöglicht das optimale Kombinieren von DELOLUX 804 und DELOLUX 806. Durch das Zusammenschließen zweier Lampen kann entweder die Taktzeit im Produktionsprozess reduziert, oder die Breite der Folienlaminierung variiert werden ohne die Homogenität des Strahlprofils zu beeinträchtigen. Ein weiterer Vorteil der beiden Flächenstrahler besteht in der einfachen Integration in den Produktionsprozess.

Sowohl DELOLUX 804 als auch DELOLUX 806 basieren auf der ausgereiften und überaus bewährten Technologie der DELOLUX 80; bei gleichzeitig völlig neuem Lampendesign. Wie bei der DELOLUX 80 werden die Lampenköpfe mittels Flüssigkeit gekühlt. Generell bieten LED-Aushärtungslampen deutliche Vorteile im Vergleich zu klassischen Entladungslampen: sie lassen sich kurzzeitig ein- und ausschalten, verfügen über eine Lebensdauer von mehr als 20.000 Stunden bei typischen Betriebsbedingungen und liefern konstante Prozessparameter.