Kleben im Automobil

Kleben im Automobil

Schnell, zuverlässig, sparsam – Klebstoffe geben Gas

Kleben gehört die Zukunft. Als alternatives Fügeverfahren zu zum Beispiel Schweißen und Schrauben, ermöglicht es neben Miniaturisierung auch Leichtbau und damit gleichzeitig höchste Effizienz. Durch Miniaturisierung wird nicht nur Material, sondern auch Energie eingespart. Beim Leichtbau ermöglicht Kleben das Fügen von verschiedensten Materialien, die sonst nicht zuverlässig verbunden werden können. Das macht das Kleben vor allem für die Automobilindustrie interessant. 

Im Automobilsektor kommt es immer mehr darauf an nachhaltig und effizient zu produzieren. Neben einem zuverlässigen Fahrzeug, das kosten- und energiesparend funktioniert, möchten die meisten Besitzer aber auch ein ansprechendes Design.

Diese Anforderungen machen, dass 15-18 kg Klebstoff in nur einem Auto verarbeitet werden und rund 9% der gesamten jährlichen Klebstoffproduktion in die Automobilindustrie wandern. Dabei entfällt der größte Teil auf die Karosserie. Weitere Anwendungsmöglichkeiten reichen vom Motorraum bis hin zum Autoschlüssel. Kleben ist aus der Automobilproduktion schon lange nicht mehr wegzudenken und eine wichtige Schlüsselfunktion wenn es um Leichtbau sowie Nachhaltigkeit geht.

Eine Auswahl an Klebstellen im Auto (Bild: DELO)

Karosserie crashsicherer konstruieren

Gerade in Crashtests schneiden großflächig geklebte Autos gegenüber geschweißten um einiges besser ab. Der Grund liegt auf der Hand: Klebstoffe verbinden Materialien, ohne sie zu beeinträchtigen bzw. zu beschädigen. So schwächen Schrauben und Nieten aufgrund punktueller Belastung Fügeteile, da Spannungsspitzen an den Löchern auftreten. Klebstoffe hingegen sorgen durch größere Überlappung der Fügeteile für zusätzliche Festigkeit.

Hinzu kommt, dass geklebte Front- und Heckscheiben die Stabilität der Karosserie erhöhen und das Konstruieren von Autos mit niedrigen CW-Werten ermöglichen. Dadurch lassen sich erhebliche Kraftstoffeinsparungen verzeichnen.

Sensoren machen das Auto lebendig

Ein Hall-Sensor misst unter anderem Umdrehungen des Reifens (Bild: DELO)

Schon jetzt werden bis zu hundert Sensoren in einem Auto verbaut. Der Trend des autonomen Fahrens führt dazu, dass Sensoren als smarte Alleskönner im Automobil zukünftig nicht mehr wegzudenken sind. Die Einsatzgebiete variieren dabei zwischen Sicherheit, Komfortfunktion und Antriebsstrang.

Da sich Sensoren im Auto dort befinden, wo sie Informationen aufnehmen und weitergeben sollen, gilt es diese entgegengenommenen Signale zuverlässig an Steuergeräte bzw. Auswerteelektronik weiterzuleiten. Um dieser Funktion gerecht zu werden und physikalische Größen wie zum Beispiel Temperatur, Druck, Position bzw. Geschwindigkeit zu erfassen, müssen die Sensoren gegenüber den Anforderungen an ihre jeweilige Position im Auto angepasst werden. Das heißt konkret, jeder Sensor braucht individuell auf sein Einsatzgebiet spezifizierte Klebstoffe.

Was die Klebstoffe leisten können, lässt sich anhand des Beispiels der Hall-Sensoren besonders gut veranschaulichen. Diese Sensoren sind im Auto immer dann relevant, wenn es darum geht Positionen oder Geschwindigkeiten zu erfassen: An der Radnabe messen sie die Rotation des Reifens. Klebstoffe, die hier zum Einsatz kommen, müssen vor allem gegenüber Medieneinflüssen wie Öl, Benzin oder auch Bremsflüssigkeit höchst beständig sein. Bei den durchgeführten Tests wie Salzsprühtest, Reflow-Test (JEDEC) sowie Vibrationstests überzeugen sie mit guten Ergebnissen. Auch in der Produktion sind die dual (licht/anaerob) härtenden Klebstoffe besonders gut geeignet, da sie ein schnelles Vorfixieren und ein sicheres Endaushärten auch in Schattenzonen garantieren.

Der 360°-Rundumblick ist gefragt

Rückfahrkamera am Auto. (Foto: DELO)

Kameras werden im Auto vielfältig genutzt, so dienen sie nicht nur als Kollisionsassistent oder zur Schilderkennung, sondern auch als Einparkhilfe oder zur Fußgängererkennung. Dabei sind die Anforderungen an die jeweiligen Klebstoffe auch hier anspruchsvoll. Denn so liegen zum Beispiel Rückfahrkameras im Außenbereich des Autos und sind damit unterschiedlichsten Witterungen ausgesetzt. Sie müssen demnach gegen schwankende Temperaturen durch Tag- und Nacht-Wechsel bzw. Sommer und Winter sowie Feuchtigkeit je nach Wetterlage beständig sein. Die kritischste Belastung kommt jedoch von Streusalzen, die im Winter von der Straße aufgewirbelt werden und alternd auf die Klebung einwirken können.

Daraus ergibt sich als Anforderungen an die Klebverbindung eine gute Beständigkeit, die auch bei widrigsten Umständen funktioniert. Außerdem sind ein geringes Ausgasungsverhalten sowie ein geringer Schrumpf des Klebstoffs entscheidend, um die Funktion der Optik nicht negativ zu beeinflussen.

Safety first – Displays, die nicht splittern

Dass auch Komponenten im Fahrzeuginneren wie zum Beispiel Displays im Fall eines Unfalls Verletzungsgefahren bergen, ist oft nicht bekannt. Dabei werden vor allem Navigationsbildschirme im Auto immer größer und gelten inzwischen als zentrale Schaltstelle. Als Abdeckung für diese Displays greifen viele Hersteller auf Glas zurück. Der Grund dafür ist die ansprechende Haptik und hohe Wertigkeit. Doch gerade Glas ist aufgrund seiner fragilen Beschaffenheit nicht ungefährlich.

Mit der Entwicklung eines bruchfesten Deckglas-Verbundes für Fahrzeug-Displays ist es SCHOTT und DELO gelungen, die Sicherheit im Auto deutlich zu erhöhen. Dabei wird das Glas vollflächig mit dem Display verklebt und der extrem weiche Klebstoff bildet eine Art Puffer zwischen den beiden.

Eine Versuchsreihe von Kopfaufpralltests hat gezeigt, dass hochfestes Aluminosilikatglas in Kombination mit speziellen Klebstoffen international genormte Crashtests übersteht. Die verwendeten Klebstoffe sind einerseits sehr flexibel und optisch völlig transparent und wurden für die Anforderungen im Automotivbereich optimiert.

Sie sind im Brechungsindex angepasst, wodurch sie störende Spiegelungen etwa durch Sonnenlicht um zwei Drittel reduzieren und gute Farbkontraste bieten. Neben der verbesserten Lesbarkeit bietet das Verkleben noch weitere Vorteile. Verunreinigungen durch Staub zwischen LCD und Deckglas werden vermieden. Zudem kann keine Feuchtigkeit hinter dem Deckglas kondensieren.

Spezielles Klebeverfahren

Onsert-Klebebolzen im BMW i3 (Bild: BMW/DELO)

Das sogenannte Onsert-Verfahren, das DELO gemeinsam mit Böllhoff entwickelt hat, ist eine Alternative zu Schweiß-Gewindebolzen, die oft im Auto verbaut sind, um zum Beispiel Kabelstränge zu befestigen. Schweißbolzen stoßen allerdings immer dann an ihre Grenzen, wenn extrem dünne Bleche oder nicht schweißbare Werkstoffe verwendet werden.

Bei Onsert handelt es sich um ein einzigartiges Fügeverfahren, das Kleben und Schrauben vereint. Als Onsert wird dabei ein Gewindebolzen bezeichnet, an den ein Kunststofffuß angespritzt wird.

Die Besonderheit an diesem Verfahren ist die Geschwindigkeit, mit der der Klebstoff gehärtet wird. So lassen sich lichthärtende Acrylate mit einer LED-Lampe innerhalb von etwa vier Sekunden aushärten. Die entstandene Verbindung ist sofort belastbar, womit das Bauteil in kürzester Zeit ein stabiles Gewinde erhält, das verschraubt und wenn nötig wieder gelöst werden kann.

Damit kombinieren die Onserts die Vorteile der Schweißbolzen wie eine hohe Automatisierbarkeit, kurze Taktzeiten und hohe Belastbarkeit mit der Möglichkeit, auf Blechstärken unter 0,5 mm sowie auf nichtmetallischen Leichtbauwerkstoffen zu kleben. Außerdem zeichnen sich die geklebten Gewindebolzen an der Sichtseite im Gegensatz zu auf Blechen geschweißten Elementen nicht ab, womit diese Verbindung auch für optisch anspruchsvolle Bauteile sehr gut geeignet ist.

Das Verfahren hat sich bereits bei den beiden Elektro-BMWs i3 und i8 für die Befestigung von Kabeln, Verkleidungen und anderen Bauteilen bewährt.

Schön und modern, aber auch zuverlässig soll es sein

Verkleben von Zierelementen am Armaturenbrett. Wie hier Chromringe an Lüftungsschlitzen (Bild: Fotolia)

Viele Kunden legen bei der Innenausstattung von Autos einen hohen Wert auf Optik und Wertigkeit. Das Armaturenbrett muss hier vom Design überzeugen und attraktiv aussehen. Deshalb werden vor allem Schmuck- und Zierelemente wie zum Beispiel Chromringe an Lüftungsschlitzen geklebt. Denn die Klebstoffe sind im Gegensatz zu Schrauben unsichtbar und gegenüber Schnapphaken zuverlässig und geräuschdämpfend. Selbst Temperaturschwankungen und damit verbundene Dehnung der Materialien können den Klebstoffen nichts anhaben; sie halten.

Bei der Verklebung der Chromringe kommen spezielle einkomponentige Epoxidharze zum Einsatz. Der Grund: sie lassen sich mittels Licht schnell voraktivieren und härten danach selbstständig weiter aus. Das besondere an der Voraktivierung ist, dass der Klebstoff nach der Belichtung für kurze Zeit noch flüssig bleibt, sodass auch intransparente Bauteile gefügt werden können.

Fazit

Klebstoffe sind im Automobil nicht mehr wegzudenken. Durch ihre positiven Eigenschaften ermöglichen sie vielfältige Werkstoffkombinationen und Designmöglichkeiten. Der Mehrwert von Klebstoffen ist enorm, denn sie übernehmen nicht nur die Funktion des Verbindens, sondern schützen vor aggressiven Medien, ermöglichen Leichtbau und sorgen für Sicherheit. Damit ist Kleben das Fügeverfahren der Zukunft und ein Garant für dauerhaften Erfolg im Automobilsektor.