Sie sind heimliche Stars in der deutschen Industrie. Egal ob im Automobilbereich, im Maschinenbau, bei weißer Ware oder bei Werkzeugen: Mikroschalter, die zuverlässig „Ein“ und „Aus“ erkennen, sind für das dauerhafte und reibungslose Funktionieren und die Sicherheit vieler Produkte essentiell. Man denke nur an eine Waschmaschinentür, bei der das nicht mehr gegeben wäre.
Der Mechatronik-Experte Marquardt ist ein führender Hersteller von Mikroschaltern sowie weiteren elektromechanischen und elektronischen Schaltern und Schaltsystemen. Das unabhängige Familienunternehmen beschäftigt mehr als 10.000 Mitarbeiter in 14 Ländern und erzielt einen Jahresumsatz von über 1,3 Milliarden Euro. Der Stammsitz der Marquardt Gruppe befindet sich seit der Unternehmensgründung im Jahr 1925 in Rietheim-Weilheim am Fuß der schwäbischen Alb.
Kleine Schalter ganz groß
Die 1045er-Schalter sind ein Klassiker des Unternehmens und werden jährlich millionenfach für weiße Ware und den Maschinenbau hergestellt. Der Schnappschalter ist als Taster aufgebaut und schaltet durch indirekte Betätigung einen Stromkreis ein oder aus (Schließer / Öffner) oder zwischen zwei Stromkreisen um (Wechsler).
Wie viel Know-how darin steckt, sieht man unter anderem daran, dass die nur 5 mm x 20 mm x 20 mm großen und etwa 1 g schweren Schalter für eine mechanische Lebensdauer von zehn Millionen Schaltzyklen ausgelegt sind – die Federkraft muss also auch nach dieser Zeit noch funktionieren.
Waren Klebstoffe bei diesen Schaltern bislang allenfalls dafür zuständig, Ober- und Unterschale dauerhaft miteinander zu verbinden, reicht das Marquardt aufgrund der in vielen Branchen gestiegenen Anforderungen nicht mehr. Inzwischen müssen sie eine weitere Funktion übernehmen und die Schalter zuverlässig vor Wasser und Feuchtigkeit abdichten, sodass sie die IP 67-Zertifizierung erfüllen.
Dazu müssen die Schalter zum einen auch am Aufsatz von Ober- und Unterschale hermetisch dicht sein, was mit einer dünnen, die Schalen komplett umlaufenden Klebstoffraupe erreicht wird. Diese darf keinesfalls abreißen oder andere Fehlstellen aufweisen, andernfalls wäre die Dichtigkeit nicht sichergestellt. Zum anderen müssen die Pins, die eine elektrische Kontaktierung sicherstellen, vergossen werden, damit auch durch den winzigen Spalt zwischen Pin und Spritzgussgehäuse keine Medien eindringen.
Es ist also ein Klebstoff gefordert, der eine gute Haftung auf den Gehäuseschalen aus glasfaserverstärktem Polyamid wie auch auf den unterschiedlich metallisierten Pins erreicht – und dies über den gesamten Temperatureinsatzbereich von -40 bis +100 °C. Angesichts der erforderlichen Stückzahlen muss der Klebstoff zudem innerhalb von Sekunden aushärten und so eine effiziente Serienproduktion ermöglichen.
Voraktivierung sorgt für kurze Taktzeiten
Marquardt favorisierte daher ein lichtaktivierbares Epoxidharz. Im Gegensatz zu den bekannteren lichthärtenden Produkten, die nach dem Fügen belichtet werden und daher durchstrahlbare Substrate erfordern, erfolgt das Belichten des Klebstoffs bei der Voraktivierung unmittelbar nach dem Dosieren. Aufgrund einer anderen chemischen Struktur bleibt er noch für kurze Zeit flüssig, und in dieser Offenzeit lassen sich dann noch Bauteile fügen. Somit eignet sich dieser Prozess auch für undurchsichtige Materialien wie die beiden Gehäuseschalen. Anschließend erreicht der Klebstoff innerhalb weniger Minuten und ohne weitere Einwirkung von Licht seine Funktionsfestigkeit.
Nach verschiedenen Festigkeits- und Belichtungstests entschied sich Marquardt für das von DELO Industrie Klebstoffe eigens für diese Anwendung entwickelte Produkt DELO KATIOBOND LA6078. Das wird nach der Plasmavorbehandlung der Polyamid-Schalen, die deren Oberflächenenergie erhöht und damit das Anfließen des Klebstoffs verbessert, auf die Unterseite aufgetragen. Als nächstes detektiert ein Kamerasystem den korrekten Auftrag des fluoreszierenden Klebstoffs. Im Anschluss daran erfolgt das Voraktivieren des Klebstoffs für wenige Sekunden, wofür eine DELOLUX 80 LED-Lampe zum Einsatz kommt. Danach wird die Oberschale gefügt und eingeklickt, bevor der Schalter für den abschließenden Pin-Verguss gedreht wird. Auch hierfür findet der Klebstoff DELO KATIOBOND LA6078 Verwendung, der abschließend in einer Produktionsstraße von fünf DELOLUX 202 LED-Flächenstrahlern ausgehärtet wird. Auch hier ermöglicht der Klebstoff also einen sekundenschnellen Produktionsprozess.
Fazit
Um Mikroschalter zuverlässig abzudichten und die IP67-Zertifizierung zu erfüllen, sind Klebstoffe unerlässlich. Außer ihrem wichtigen Beitrag für die Langlebigkeit der Bauteile sorgen sie zudem für schnelle Produktionsprozesse mit hohen Yield-Raten.
