Kleben in der Automobilproduktion

Klarer Fall

Kleben gehört die Zukunft. Es nimmt dem Auto Gewicht und verbessert sein Crashverhalten. Es verbessert das Erscheinungsbild, erhöht die Sicherheit in der Fahrgastzelle und hilft beim Sehen. Dabei darf der Klebstoff den Blick nicht trüben – weder den des Autos noch den des Fahrers.

Kleben in der Automobilindustrie.

Im Automobilsektor kommt es immer mehr darauf an, nachhaltig und effizient zu produzieren. Neben einem zuverlässigen Fahrzeug 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 Autobranche 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.

Mit den Onsert-Klebebolzen erhalten insbesondere Composite-Materialien, aber auch dünne Bleche sowie Kunststoffe ein flexibel einsetzbares Verbindungselement.

„Gerade in Crashtests schneiden großflächig geklebte Autos gegenüber geschweißten besser ab“, weiß Wolfgang Werner, Prozessingenieur und Dozent an der Delo Academy. 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.

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Beim Verkleben von Kameras und Displays liegt die Herausforderung in der Optik, die nicht gestört werden darf. So hat Schott mit Delo an einer vollflächigen Verklebung von Glas mit einem Display erarbeitet.

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.

„Der Mehrwert von Klebstoffen ist enorm.“ Dipl-Ing. Wolfgang Werner, Prozessingenieur / Dozent Delo Academy.

Besonders wichtig wird das Kleben bei Carbon-Karosserien. Mit dem sogenannten Onsert-Verfahren, hat Delo gemeinsam mit Böllhoff eine Alternative zu Schweiß-Gewindebolzen entwickelt. Bei Onsert handelt es sich um ein Fügeverfahren, das Kleben und Schrauben vereint. Als Onsert wird dabei ein Gewindebolzen bezeichnet, an den ein Kunststofffuß angespritzt wird.

Die Besonderheit ist die Geschwindigkeit beim Befestigen der Verbindungshilfen. 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 Bauteile an der Sichtseite im Gegensatz zu auf Blechen geschweißten Elementen beim Kleben nicht ab, womit diese Verbindung auch bei optisch anspruchsvollen Bauteilen 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.

Sicherer Halt

Das Kleben unterstützt darüber hinaus einen weiteren automobilen Trend: Das autonome Fahren, das sich auf Sensoren und Kameras als smarte Alleskönner stützt. Schon jetzt werden bis zu hundert Sensoren in einem Auto verbaut. Die Einsatzgebiete variieren dabei zwischen Sicherheit, Komfortfunktion und Antriebsstrang. Für eine zuverlässige Signalerfassung und -weiterleitung, müssen die Sensoren gegenüber den Anforderungen an ihre jeweilige Position im Auto angepasst werden. „Das heißt konkret, jeder Sensor braucht individuell auf sein Einsatzgebiet spezifizierten Klebstoff“, verdeutlicht Werner und nennt als anschauliches Beispiel die Hall-Sensoren. Diese Sensoren sind im Auto immer dann relevant, wenn es darum geht Positionen oder Geschwindigkeiten zu erfassen, so messen sie beispielweise an der Radnabe die Rotation des Reifens. Klebstoffe, die hier zum Einsatz kommen, müssen vor allem gegenüber Medieneinflüssen wie Öl, Benzin oder auch Bremsflüssigkeit höchst beständig sein. Delo setzt dabei auf dual (licht/anaerob) härtende Klebstoffe. „Bei den durchgeführten Tests wie Salzsprühtest, Reflow-Test (JEDEC) sowie Vibrationstests überzeugen sie mit guten Ergebnissen“, so Werner. Mit ihrer dual-härtenden Eigenschaft ermöglichen die Klebstoffe ein schnelles Vorfixieren und ein sicheres Endaushärten auch in Schattenzonen.

Beim Verkleben von Kameras und Displays liegt die Herausforderung in der Optik, die nicht gestört werden darf. So hat Schott mit Delo an einer vollflächigen Verklebung von Glas mit einem Display erarbeitet. Ziel war es, eine ansprechende Haptik und hohe Wertigkeit zu erreichen und gleichzeitig das Verletzungsrisiko im Falle eines Unfalls zu reduzieren. Für den bruchfesten Deckglas-Verbund 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“, erklärt Werner. Die verwendeten Klebstoffe sind sehr flexibel und optisch völlig transparent und wurden für die Anforderungen im Automotivbereich optimiert. Das heißt, dass sie im Brechungsindex angepasst sind, wodurch sie störende Spiegelungen etwa durch Sonnenlicht um zwei Drittel reduzieren und gute Farbkontraste bieten sollen. 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. cs

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