Kleben mit vorapplizierbaren Klebstoffen

Kleben als Fügetechnik hat in der industriellen Produktion eine bedeutende Rolle gewonnen. Effektiv und kostengünstig bieten Klebeverbindungen eine gute Alternative zu klassischen Fügeverfahren wie Schrauben oder Löten. Dennoch gibt es auch bei der Produktion mit Klebetechnik diverse Herausforderungen. So kann beispielsweise nicht in jedem Produktionsschritt flüssiger Klebstoff aufgetragen und gewartet werden, bis er aushärtet. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen haben dafür eine Lösung gefunden: vorapplizierbare Klebstoffe.

Vorapplizierbare Klebestoffe: Trennung von Klebstoffauftragen und Fügen

Die Grundidee des auf Klebetechnik spezialisierten Instituts ist einfach: Ein vorapplizierbarer Klebstoff gestattet die räumliche und zeitliche Trennung von Klebstoffauftrag und eigentlichem Fügeprozess. Der Klebstoff auf eines der Bauteile aufgetragen, bildet eine klebfreie trockene Schicht und härtet erst nach dem Fügen aus.

Klebstoff härtet durch thermische Aktivierung aus

Dafür kombinieren die Forscher Harze und Härter mit unterschiedlichen Schmelzpunkten. Der Härter, der bei deutlich höheren Temperaturen schmilzt, wird ganz fein im Harz verteilt. Nach dem Aufbringen, kühlt der Klebstoff ab und wird wieder fest. Das so beschichtete Bauteil lässt sich unkompliziert transportieren und lagern. Im Fügeprozess wird der Klebstoff erneut kontrolliert erhitzt, über den Schmelzpunkt des Harzes hinaus. Dies aktiviert die Klebstoffhärtung.

Pre-Applicable Structural Adhesives (PASA): maßgeschneiderte Klebstoffe

Vorapplizierung ist nicht mit jedem Klebstoff möglich und häufig müssen die Klebstoffe speziell angepasst werden. Das Fraunhofer IFAM entwickelt dafür auch „Pre-Applicable Structural Adhesives“ (PASA®) nach individuellen Kundenanforderungen entwickelt.

Diese müssen neben den aus der Praxis resultierenden Anforderungen zusätzliche Bedingungen erfüllen. So benötigen sie beispielsweise eine tackfreie (nicht klebrige) Oberfläche und müssen lange – z. B. bis zu sechs Monaten – nach der Vorapplikation lagerfähig sein. Auch eine Schnellhärtung beim Fügen ist häufig gewünscht. Das Fraunhofer-IFAM betrachtet bei der Entwicklung des maßgeschneiderten Klebstoffes den gesamten Prozess von der Klebstoffformulierung über die Applikation bis zum späteren Aushärten, um die gesamten Vorteile optimal nutzen zu können.

Vorteile vorapplizierbarer Klebstoffe

Die Nutzung vorpplizierbarer Klebstoff ermöglicht einige Vorteile:

  • Der Klebstoff muss nicht mehr vor Ort angemischt und aufgetragen werden.
  • Der Klebstoffauftrag kann durch den Bauteilhersteller oder durch einen Lohnbeschichter erfolgen.
  • Die Techniken für das Applizieren des Klebstoffs sind effizienter.
  • Die arbeitssicherheitstechnisch notwendigen Vorkehrungen beim Fügen werden einfacher.

Doch sie sind auch mit einigen Nachteilen behaftet. So sind sie zwar lange, aber dennoch nur begrenzt haltbar. Deshalb haben die Forscher zusätzlich eine visuelle Zustandskontrolle integriert. Ist der Werkstoff nicht mehr funktionsfähig, verändert er seine Farbe.