Ganz genau und ganz wirtschaftlich

Jeder hat es am Ohr aber kaum jemand denkt darüber nach, warum es auch noch sicher funktioniert, wenn es auf dem Monitor oder neben der Stereoanlage liegt. Einige Leute, die länger darüber nachgedacht haben wie man das bei einem Handy erreicht, und dabei noch Kosten und Gewicht senkt, sitzen im Schramberg.

In dieser idyllischen Schwarzwald-Landschaft haben die Experten der Kern und Liebers-Gruppe nicht nur daran gearbeitet, mit Silberpartikeln angereicherte, flüssige Dichtungen präzise auf den Kunststoffschalen des Handys zu applizieren. Sie haben auch darüber nachgedacht, wie man das besonders preiswert und mit hoher Prozesssicherheit tun kann. Und es ist nicht beim Nachdenken geblieben. Hier werden Anlagen gebaut, die das millionenfach in reproduzierbarer Qualität im täglichen Einsatz leisten. Das ist notwendig, denn erst die zuverlässige Abdichtung mit dem silberhaltigen Werkstoff garantiert elektromagnetische Verträglichkeit, also Schutz vor austretender oder einfallender Strahlung ¿ und damit die Funktion sogar in Monitornähe.

Kleben, Dichten und Vergießen sind Technologien, die, richtig eingesetzt, durch Substitution anderer Verfahren enorme Rationalisierungspotentiale in allen Branchen bieten. Beispiele die jeder kennt, finden sich zuhauf in unserer täglichen Umgebung: Autoscheiben werden schon seit Jahren eingeklebt. Anschlusskästen an Elektrowaren müssen sicher und langfristig gegen eindringende Feuchtigkeit gedichtet werden. Empfindliche elektronische Steuerungen von Airbag und ABS sind absolut sicher gegen Feuchtigkeit und mechanische Beanspruchung komplett eingegossen.

Kosten und Qualität sind die Kriterien

Immer wenn größere Stückzahlen zu dichten, zu verkleben oder zu vergießen sind, bietet sich die Konzeption einer automatisierten Anlage zum Aufbringen flüssiger oder pastöser Materialien an. Die kann entweder eine entsprechende Dichtung formen, sichere Verbindung mehrere Bauteile garantieren oder Hohlräume exakt vergießen. ¿Dabei geht es in der Regel nicht nur um Kostensenkung, sondern um die Realisierung eines besonders hohen Qualitätsstandards¿, erklärt Dr. Robert Buchmann, Geschäftsbereichsleiter Dosiertechnik bei Kern-Liebers.

Maßgeblich für die Wirtschaftlichkeit automatisierter Anlagen sind mehrere Faktoren: Neben Stückzahlen und Losgrößen sind Bauteilgeometrien und -werkstoffe, die Wahl von Kleber- oder Dichtungsmaterial, und der Automatisierungsgrad entscheidend. Es gilt die richtigen Kombinationen aus technischen und kostenmäßigen Forderungen mit den aus technischer und wirtschaftlicher Sicht möglichen Antworten geschickt zu kombinieren.

Messtechnik gewinnt an Bedeutung

Maßgeblichen Anteil am Erfolg applizierter Dichtungen und an automatisierten Verklebungen hat die Mess- und Regelungstechnik. Um auf das Beispiel Handy zurück zu kommen: Derzeit wird das Dichtungsmaterial mit 0,6 bis 0,7 Millimeter Breite aufgetragen. Ziel ist, dieses Maß etwas zu halbieren. Dabei darf es selbstverständlich keinerlei Unterbrechungen geben. Parallel dazu sinken auch die Lagetoleranzen der Dichtung.

Je nach Anwendung und verarbeiteten Werkstoffen ist zudem das Mischungsverhältnis der Komponenten mit geringen Toleranzen einzuhalten und zu überwachen. Sinkende Gesamtmengen erhöhen den Aufwand überproportional.

Die Höhe der Dichtung kann über Laser-Messverfahren geprüft werden. Damit wird nicht nur ein weiteres wichtiges Merkmal erfasst und dokumentiert, sondern auch die schnelle Online-Prozesssteuerung ermöglicht. Aber auch das Reinigen der Mischköpfe und weitere Parameter müssen laufend dokumentiert werden.

Dabei soll der Vorgang des Auftragens so schnell wie möglich ablaufen. Hier sind intensive Kooperationen mit den Werkstoff-Lieferanten notwendig, um die Verfahrenstechnik zu optimieren. Haftung, Tropfzeit und andere Parameter müssen auf den Fertigungsablauf eingestellt werden.

Und aus einer völlig anderen Richtung kommen weitere Forderungen: Grafische Benutzeroberflächen und mehr oder weniger intuitive Bedienung des PC wecken Begehrlichkeiten. ¿Die ergonomische, übersichtliche Aufbereitung der Maschinendaten und Einstellmöglichkeiten ist heute Standard. Monitore haben die früher üblichen ein- oder zweizeiligen Displays weitgehend abgelöst. In immer mehr Anwendungen setzten sich Touch-screens durch, die noch einfachere und fehlerfrei Bedienung komplexer Anlagen ermöglichen¿, fasst Dr. Buchmann die Entwicklungen zusammen.

Modul oder Komplettanlage

Nicht jeder Kunde benötigt eine Lösung in Form einer kompletten Produktionsanlage. Häufig sind Module gefragt, die sich in vorgegebene logistische und informationstechnische Strukturen als Baustein einfügen lassen. Vor allem die Informationstechnik nimmt dabei einen steigenden Stellenwert ein. Die Einbindung in vorhandene Steuerungsstrukturen und Systeme zur Erfassung von Qualitätsdaten ist unabdingbar.

¿Andere Kunden¿, so Dr. Buchmann, ¿kommen mit einer konkreten Problembeschreibung, quasi mit einem Teil in der Hand und benötigen ein passendes Verfahren. Für ihn entwickeln wir eine komplette Problemlösung einschließlich Installation und der Produktionsbegleitung¿. Das geht bis hin zur Beratung bei der fertigungsoptimierten Konstruktion der Kundenteile und -Baugruppen.

Welche Auswirkungen die Einführung einer flüssig aufgebrachten Dichtung haben kann, zeigt ein Beispiel ganz drastisch: Ersetzt man die üblichen gestanzten Dichtungen in Festplattengehäusen durch eine flüssig aufgebrachte, sinken die Materialkosten von etwa einer Mark auf rund fünf Pfennig!

Auch kleinere Serien können lohnen

Nicht immer sind ausreichend große Stückzahlen oder Losgrößen für eine Automatisierung lohnend. Hier schaffen Anlagen abhilfe, die verschiedene Werkstücktypen mit geringem oder ohne Umrüstaufwand verarbeiten können. Die Spitze bildet derzeit eine von Kern- Liebers gebaute Anlage, die Kunststoffdeckel für Gehäuse mit Dichtungen versieht. 400 verschiedene Bauteile werden ohne Werkstückträger ¿ und damit in nicht definierter Lage ¿ in chaotischer Folge durch nur eine Anlage geschleust. Mit Hilfe der Bildverarbeitung gelingt es, Typ, Koordinaten und Lage der einlaufenden Bauteile schnell zu identifizieren und Dichtungen für Schutzbereiche von IP54 bis IP67 aufzubringen.

Umweltschutz spart bares Geld

Ein regelmäßig notwendiger Schritt in solchen Anlagen ist das Spülen der Dosierköpfe und Mischeinheiten. Die zuverlässige, rückstandslose Reinigung ist für die Produktionsqualität entscheidend, verlängert die Wechselintervalle des Mischkopfes und reduziert somit die Nebenzeiten. Unternehmen, die umweltbewusst arbeiten und das Öko-Audit absolvieren möchten, legen zunehmend Wert auf die Umweltverträglichkeit des Spülverfahrens.

Geschlossene Systeme wie das der Schramberger arbeiten mit Reinigern, die Materialreste im Mischkopf besser lösen als Wasser unter hohem Druck. Das Spülmittel wird so lange verwendet, bis seine Reinigungskraft nachlässt, dann komplett ersetzt und dem Recycling zugeführt. Übrig bleibt bei diesem nach DIN ISO 14000 zertifizierbaren Verfahren nur ausreagiertes Material ¿ Hausmüll also. Das System kann mit verschiedenen Materialien unterschiedlicher Hersteller eingesetzt werden. Bei der Wasserspülung dagegen müssen die chemischen Zusätze genau auf das Material abgestimmt sein, um Materialreste ausfiltern zu können. Selbst bei Einhaltung der Grenzwerte bleibt jedoch eine vermeidbare Verunreinigung des Abwassers.

Die Kombination machts

Nur wenn alle Parameter richtig eingestellt sind, ist beim Kleben und Dichten das Optimum an Wirtschaftlichkeit und Qualität zu erreichen. Und von diesen Parametern gibt es viele. Bereits bei der Teilekonstruktion sollte man sich erkundigen, ob es nicht doch eine Alternative zu klassischen Verfahren gibt ¿ es könnte sich lohnen.

Meinolf Droege

Märkte für Kleben und Dichten

Die zunehmende Verbreitung der automatisierten Klebe- und Dichtungstechnologie ist branchenübergreifend festzustellen. Neben der Haushaltwaren-Industrie, ¿Weißer Ware¿-Herstellern, Automobilbau und deren Zulieferern profitiert die Elektronik- und Elektroindustrie besonders stark von den neuen Entwicklungen.

In Europa bilden Deutschland, Frankreich, Italien, Spanien und Großbritannien die großen Absatzmärkte für die Klebtechnik. Attraktive Wachstumsmärkte existieren aber auch in den USA und in Süd-Ost-Asien. Dementsprechend ist Kern-Liebers bereits seit rund zwei Jahren in den USA mit einer eigenen Produktionsstätte vertreten, in Asien sollen die Aktivitäten mit einem eigenen Standort gestärkt werden.