… heißt, nicht nur, aus der schier unendlichen Zahl, von den verschiedenen Herstellern angebotenen Klebstoffen – allein für Europa wird diese auf etwa 35.000 geschätzt – den „Richtigen“ zu finden. Es muss vielmehr der gesamte Prozess von der Bauteilkonstruktion bis hin zu einer eventuellen Nacharbeit, auch unter kommerziellen Gesichtspunkten betrachtet werden.
Gerne unterstütze ich Sie dabei.
Klebgerechte Konstruktion
Wie bei allen Fügeverfahren muss die Bauteilkonstruktion dem jeweiligen Fügeverfahren angepasst, also klebgerecht sein. So ist darauf zu achten, dass, neben der Bereitstellung einer ausreichend großen Klebfläche, das Auftreten von Schäl- oder Spaltbelastungen vermieden wird, auftretende Kräfte also möglichst flächig durch Zug, Druck, Scherung oder Torsion übertragen werden.
Erstellung des Anforderungsprofils
Mit meiner strukturierten Vorgehensweise, an deren Anfang die Erstellung des Anforderungsprofils für das fertige Teil und hier insbesondere für die Klebung steht, ist dies kein Hexenwerk.
Schon an dieser Stelle bietet es sich an, die, durch die DIN 2304-1 Klebtechnik – Qualitätsanforderungen an Klebprozesse – Teil 1: Prozesskette Kleben geforderte Einstufung der Klebung hinsichtlich potentieller Auswirkungen eines möglichen Versagens durchzuführen.
Aus den, für das fertige Teil ermittelten Anforderungen wird dann, unter Berücksichtigung der miteinander zu verklebenden Werkstoffe, das Anforderungsprofil an den Klebstoff abgeleitet. Dabei werden zusätzliche Anforderungen, wie sie z. B. aus den zu erwarteten Stückzahlen und den Gegebenheiten am Produktionsstandort resultieren, mit berücksichtigt. Selbstverständlichen müssen an dieser Stelle auch schon kommerzielle Anforderungen mit einfließen.
Das Anforderungsprofil unterscheidet zwischen den „unbedingt zu erfüllenden“ Kriterien und solchen, die lediglich „nice to have“ wären. Dies vermeidet, dass der Aufwand zu hoch zu getrieben wird, was schlimmstenfalls dazu führen, dass am Ende eine zu teure oder gar keine praktikable Lösung steht – die „eierlegende Wollmilchsau“ gibt es auch unter den Klebstoffen nicht.
Klebstoffauswahl
Aus dem so erstellten Anforderungsprofil kristallisieren sich meist, aufgrund ihres Eigenschaftsprofils ein bis zwei, maximal drei geeignete Klebstofftechnologien heraus. Vor dem Hintergrund des konkreten Anwendungsfalls werden diese dem Auftraggeber, unter Berücksichtigung der jeweiligen spezifischen Vor- und Nachteile, erläutert und in der anschließenden Diskussion priorisiert. Dabei kann es durchaus dazu kommen, dass eine zunächst als vielversprechend angesehene Technologie wieder verworfen wird.
Im nächsten Schritt werden gezielt Hersteller von Klebstoffen der ausgewählten Technologien angesprochen. Hierbei haben sich meine Marktkenntnisse und insbesondere die guten persönlichen Kontakte in die Klebstoffindustrie als sehr hilfreich erwiesen.
Die von den Herstellern zu ihren Klebstoffen zur Verfügung gestellten technischen Datenblätter unterscheiden sich von Anbieter zu Anbieter z. T. recht erheblich. Dies Betrifft nicht nur den Umfang an Daten, sondern auch die Methoden nach denen diese ermittelt worden sind. Somit ist ein direkter Vergleich nicht immer ohne weiteres möglich, sondern erfordert entsprechendes klebtechnisches Fachwissen, um in einer Vorauswahl potentiell erfolgversprechende Klebstoffe für erste Versuche auszuwählen.
Prüfung der ausgewählten Klebstoffe
Die Auswahl der im Rahmen erster vergleichender Prüfungen durchzuführenden Versuche erfolgt auf Basis der für die Klebung identifizierten mechanischen, thermischen, medialen und sonstigen Belastungen und unter Berücksichtigung der zum aktuellen Zeitpunkt verfügbaren Teile. So können zunächst erste Prüfungen an genormten Prüfkörpern, aber auch schon Versuche an realen Bauteilen durchgeführt werden. Ggf. werden verschiedene Verfahren zur Oberflächenbehandlung und erste beschleunigte Alterungsprüfungen mit einbezogen.
Im Idealfall kristallisieren sich hierbei schon zwei bis drei Klebstoffe als vielversprechend heraus, die dann gemäß des erstellten Anforderungsprofils weiterführenden anwendungsorientierten Prüfungen unterzogen werden. Ziel dieser Untersuchungen ist es, den, durch die DIN 2304-1 geforderten Nachweis zu führen, dass die Beanspruchbarkeit der Klebung über die gesamte Produktlebensdauer stets größer ist als die real auftretenden Belastungen.
Festlegung des Klebprozesses
Egal ob es sich um eine manuelle Kleinserienfertigung oder eine automatisierte Großserie handelt, müssen neben dem eigentlichen Klebprozess, d.h. der Klebstoffapplikation, dem Fügevorgang und der Klebstoffhärtung, auch die vor- und nachgelagerten Prozessschritte klebgerecht und auf den jeweiligen Klebstoff ausgerichtet sein.
Validierung
Am Ende steht schließlich die Validierung des gesamten Klebprozesses an, unter Serienbedingungen hergestellten Teilen.
Festlegung der fertigungsbegleitenden Qualitätssicherungsmaßnahmen
Auch wenn durch die Verbesserung der bestehenden und die Entwicklung neuer Methoden deutliche Fortschritte bei der zerstörungsfreien Prüfung von Klebverbindungen erzielt wurden, ist eine Überprüfung der Qualität von Klebverbindungen nicht vollständig zerstörungsfrei möglich, was übrigens auch für Schweißverbindungen gilt. Hierzu sind immer zerstörende Methoden erforderlich, eine 100 %-Kontrolle verbietet sich also von alleine. Stattdessen kann die qualitätsgerechte Ausführung der Klebung durch eine sinnvolle Kombination aus organisatorischen Maßnahmen und fertigungsbegleitenden Prüfungen, bei einem minimalen Aufwand an zerstörenden Prüfungen an Bauteilen sichergestellt werden.
Die erforderlichen organisatorischen, auf der DIN EN ISO 9001 und der, diese Norm konkretisierenden DIN 2304-1 beruhenden Anforderungen werden an anderer Stelle (Implementierung der DIN 2304-1, Downloads: „Kleben fängt vor dem Kleben an“, „Kleben kann eben doch nicht jeder“ sowie „Die neue DIN 2304 und ihr Nutzen für die Praxis“) beschrieben.
Daneben bietet ein, auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasstes, fertigungsbegleitendes Prüfprogramm, mit einer guten Dokumentation der Ergebnisse, zusätzliche Sicherheit. Dies fängt bei der Wareneingangskontrolle an, wobei diese nicht auf den verwendeten Klebstoff beschränkt sein darf, sondern auch die klebrelevanten Eigenschaften der Fügeteile und der verwendeten Prozessmaterialien umfassen sollte. Eine in-line Überprüfung von wichtigen Prozessparametern bietet zusätzliche Sicherheit. Darüber hinaus können stichprobenartige Prüfungen an fertigungsbegleitend hergestellten Arbeitsproben oder fertigen Bauteilen sinnvoll sein.