Mit der fortschreitenden Miniaturisierung wächst die Herausforderung, kleine und empfindliche Bauteile zuverlässig zu verbinden. Diese Entwicklung bringt eine bessere Funktionalität, aber auch höhere Qualitätsanforderungen und eine vielfältigere Materialauswahl mit sich. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, bieten innovative Fügeverfahren die beste Lösung. Das Kleben erweist sich oft als ideal, um die Vielfalt an Materialien zu nutzen und die geringe Größe der Anwendungen zu berücksichtigen. Entscheidend ist das präzise Auftragen winziger Mengen Klebstoff, um eine optimale Verbindung der Miniaturkomponenten sicherzustellen.

Darüber hinaus streben Unternehmen oft danach, Kosten zu senken, indem sie ihre Produktionsprozesse beschleunigen. Die Anforderungen an die Mikrodosiertechnologie sind daher eindeutig: Es gilt, immer kleinere Klebstoffmengen mit wachsender Präzision und Geschwindigkeit aufzutragen.

Die Druckindustrie hat den Weg geebnet: Früher setzten Nadeldrucker Tinte mechanisch auf das Papier ab, was langsame Prozesse und grobe Linienbreiten mit sich brachte. Mit der Umstellung auf berührungslose Inkjet-Systeme wurden sowohl die Geschwindigkeit als auch die Druckauflösung erheblich verbessert.

Jetting schlägt Nadeldosierung

Das Inkjet-Verfahren von Druckern lässt sich auch auf die Dosierung von Klebstoffen übertragen. Hier wird aus einem gewissen Abstand ein freifliegender Tropfen „gejettet“. Der langwierige Vorgang, die Dosiernadel auf das Substrat zu setzen, das Medium aufzutragen und die Nadel wieder in die Ausgangsposition zu bringen, entfällt. Dieser Zeitgewinn führt zu einem höheren Durchsatz und schnelleren Taktraten.

Beim Jetting sind Toleranzen der Bauteilposition in Z-Richtung unerheblich, da der freifliegende Klebstofftropfen die Oberfläche des Substrats von Natur aus erreicht. Das bei der Nadeldosierung bestehende Risiko einer Kollision zwischen Nadel und Bauteil ist im Jet-Modus grundsätzlich ausgeschlossen, wodurch eine Kameravermessung vor und während des Prozesses aus diesem Grund nicht erforderlich ist.

Jetventile verhindern durch Verschlussmechanismen ungewolltes Tropfen, sodass das Verschmieren von Klebstoff vermieden wird, wie es bei Nadelventilen vorkommen kann. Zudem erlaubt Jetting im Vergleich zur Nadelapplikation das Dosieren von deutlich kleineren Materialmengen, was die Präzision erleichtert.

Einfach gesagt: Für die präzise Auftragung von Klebstoffen in Mengen von wenigen Milligramm ist die Nadeldosierung geeignet; für maximale Effizienz und Miniaturisierung ist das Jetting vorzuziehen.

Pneumatischer oder piezobasierter Antrieb?

Für das Jetting von Klebstoffen können Anwender zwischen zwei Antriebssystemen wählen: Pneumatische und piezoelektrische Antriebe. Früher galten Piezo-Ventile als überlegen in Bezug auf Robustheit, geringe Betriebskosten und die Handhabung hochviskoser sowie stark gefüllter Materialien.

DELO-DOT PN5: Das pneumatischen Mikrodosier-Jetventile von DELO

DELO ist der einzige Klebstoffhersteller, der eigene Jet-Ventile entwickelt. Bei den Mikrodosier-Ventilen DELO-DOT PN5 | DELO-DOT PN5 LV setzt das Unternehmen auf ein pneumatisches Antriebssystem. Im Gegensatz zu typischen pneumatischen oder piezoelektrischen Antrieben verzichtet das neue System von DELO auf gleitende oder reibende Bauelemente. Es ist daher äußerst robust und bietet eine außergewöhnlich lange Lebensdauer von bis zu einer Milliarde Dosierzyklen.

Im Vergleich zum Vorgängermodell, dem DELO-DOT PN3, bietet das neue Ventil eine verbesserte Jet-Leistung. Es ermöglicht das Dosieren von Klebstoffen in deutlich kleineren Mengen. Bestimmte Produkte können sogar dauerhaft in Mengen von 1 Nanolitern gejettet werden.

Selbst schwerer zu dosierende Materialien, wie hochviskose und stark gefüllte Klebstoffe, können in winzigen Mengen aufgetragen werden. Mit dem nickelgefüllten DELO MONOPOX AC268, der häufig für RFID-Chips verwendet wird, konnten Tropfengrößen von nur 300µm erreicht werden. Das Durchschnittsgewicht lag bei knapp 8,2 µg, was in etwa dem Gewicht eines einzelnen 8 cm langen Haares entspricht.

All dies wird durch eine optimierte Geometrie des Flüssigkeitssystems und zwei unterschiedliche Kolbentypen ermöglicht: Einen für sehr kleine Dosiermengen und einen für kleine bis mittlere Tropfengrößen.

Einfache Wartung

Dank des modularen Aufbaus ist der Antrieb vollständig von der robusten Fluidik getrennt, die mühelos in ihre Einzelteile zerlegt werden kann. Dadurch lassen sich alle klebstoffberührenden Komponenten einfach und gründlich reinigen, und das auch ohne den Einsatz von Spezialwerkzeug. Um die Stillstandzeiten, etwa bei einem Klebstoffwechsel, zu minimieren, kann die gesamte Fluidik ausgetauscht werden. Einzelkomponenten wie der chemikalienbeständige Edelstahl-Fluidikkörper, Düsen mit verschiedenen Durchmessern und Geometrien sowie die Düsenheizung sind separat erhältlich und können unkompliziert vom Anwender vor Ort gewechselt werden. Dies ist bei vergleichbaren Geräten häufig nicht der Fall und maximiert die Einsatzzeiten des Systems.

Die neu gestaltete Düsenheizung gewährleistet dauerhaft stabile Temperaturen und Viskositätsbedingungen im Dosiermedium. Durch die integrierte thermische Isolierung der Heizung wird nur der Teil des Ventils erhitzt, der das Material führt. Dadurch wird die Zeit reduziert, in der empfindliche Klebstoffe einer definierten thermischen Belastung ausgesetzt sind.

Plug & Play Installation

Insbesondere in Systemen mit hohem Durchsatz müssen die Komponenten platzsparend gestaltet sein. Die kompakten Außenmaße des DELO-DOT PN5 LV Ventils (nur 68mm × 19 mm × 90 mm) in Kombination mit der im 90°-Winkel positionierbaren Medienzufuhr, ermöglichen eine Anpassung an kleine Einbauräume und eine einfache Integration in bestehende Produktionssysteme. Montiert auf einer beweglichen Achse, ist das Ventil mit einem geringen Gewicht von weniger als 240 g ideal für hohe Verfahrgeschwindigkeiten geeignet und gewährleistet eine max. Dosierfrequenz von bis zu 400 Hz im Burst-Mode.

Nach der Installation werden Sie feststellen, dass das Mikrodosierventil sehr benutzerfreundlich ist. Viele Parameter können aus SPS ausgelesen werden, was bei einem mechanischen System nicht möglich ist.

Vorteile des Jetting

• Erhöhter Durchsatz: Jetting reduziert die Taktzeiten, da das Auf- und Absetzen der Nadel auf das Substrat entfällt. Das ermöglicht eine schnellere Klebstoffapplikation, steigert die Produktionseffizienz und erhöht den Durchsatz, da der Prozess kontaktlos erfolgt.
• Anpassungsfähigkeit an Bauteiltoleranzen:  Beim Jetting spielen Positionstoleranzen in der Z-Richtung keine Rolle, da kein physischer Kontakt mit einer Nadel besteht. Dadurch beeinflussen Höhenunterschiede der Bauteile den Dosierprozess nicht. Das Risiko von Kollisionen entfällt, und es besteht weniger Bedarf an Messungen vor und nach der Klebstoffapplikation.
• Reduziertes Risiko von Verunreinigungen und Tropfenbildung: Jetting setzt auf spezielle Verschlussmechanismen, die Tropfenbildung und Klebstoffverschmierungen vorbeugen und damit die Sauberkeit und Genauigkeit in der Applikation erhöhen.
• Flexibilität und Präzision: Jetting erlaubt das präzise Auftragen auch kleiner Mengen von Klebstoff und unterstützt eine Vielzahl an Viskositäten. Das modulare Design bietet zusätzliche Flexibilität, da es schnelle und einfache Anpassungen und Komponentenwechsel erlaubt, wodurch Stillstandzeiten minimiert werden.