Fertigung 17.09.2004, 18:33 Uhr

Automobilbauer greifen immer öfter zur Klebpistole

So rechnet die Klebstoffindustrie mittlerweile jährlich mit zweistelligem Umsatzwachstum. Schließlich bietet das Verleimen hohe Festigkeit, Korrosionsschutz, einen vollflächigen Kraftschluss und die sichere Verbindung auch unterschiedlicher Werkstoffe.

Die Kraftfahrzeughersteller ersetzen in ihren Produktionshallen Schweißroboter immer häufiger durch Kleberoboter. Denn für die Automobilindustrie, da ist Arnd Picker sicher, ist das Kleben zu einer Schlüsseltechnologie geworden, die andere Fügetechnologien wie Schweißen, Nieten oder Schrauben zunehmend ersetzt. „Der Klebstoffeinsatz im Automobilbau wird stark ansteigen“, prognostiziert der Vorstandsvorsitzende des Industrieverbands Klebstoffe (IVK), Düsseldorf. Sein Verband geht von einem Umsatzwachstum von gut 10 % pro Jahr im Bereich der Transportmittel aus. Bislang entfallen etwa 9 % der gesamten jährlichen Klebstoffproduktion auf die Fahrzeugbranche. Der Gesamtumsatz der Branche wird in diesem Jahr Schätzungen zufolge etwa 2,6 Mrd. € betragen.
Der Einsatz von Klebstoffen im Automobilbau hat laut dem Verbandssprecher zunächst sehr zurückhaltend begonnen. „Vor 20 Jahren wurden gerade einmal in der Mercedes-S-Klasse und im 7er BMW die Scheiben eingeklebt. Heute ist dies bei allen weltweit gefertigten Fahrzeugmodellen der Fall“, erinnert er an die rasante Entwicklung, welche die noch relativ junge Fügetechnologie durchschritten hat. Inzwischen enthalte ein Fahrzeug bis zu 18 kg Klebstoff im Wert von rund 70 €. Einen weiteren Wachstumsschub für die Klebstoffbranche erwartet Andreas Groß durch die Einführung neuer Materialien im Fahrzeugbau. Dabei denkt der Leiter des Klebtechnischen Zentrums am Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und Materialforschung (IFAM), Bremen, zum Beispiel an den Werkstoff Glare. Das Verbundmaterial aus mehreren Schichten Glasfasern und Aluminium wurde zunächst zur Gewichtseinsparung für das neue Großraumflugzeug A380 entwickelt und kann nur geklebt werden. Dennoch halten die entsprechenden Haftstoffe einen Zug von 1 t auf 3 cm² Klebfläche aus. „Es wird wahrscheinlich nur wenige Jahre dauern, bis dieser neuartige Werkstoff auch in anderen Branchen und Märkten – wie etwa in der Automobilindustrie – zum Einsatz kommt. Das geschieht dann natürlich in viel größeren Mengenanwendungen als im Flugzeugbau“, so der Wissenschaftler.
Die Gründe für das Kleben von Motor- und insbesondere von Karosserieteilen liegen laut Arnd Picker auf der Hand. „Geklebte Karosserien sind meist leichter als geschweißte Karossen. Dennoch schneiden die geklebten Fahrzeuge im Crashtest im Allgemeinen besser ab als geschweißte“, erklärt der Verbandschef. Dafür gebe es eine einfache Erklärung. Der Klebstoff verbinde, ohne die Fügeteile zu beeinträchtigen. Beim Schweißen dagegen werde durch die Erwärmung die spezifische Eigenschaft des Werkstoffs verändert. Für die Fügetechniken Nieten oder Schrauben würden darüber hinaus Löcher gebohrt, welche die Fügeteile verletzen und damit schwächen. „Dies unterstreicht, dass moderne Klebstoffsysteme zu einem wichtigen Sicherheitsfaktor in der Automobilindustrie geworden sind“, so der IVK-Vorsitzende.
Diese Meinung vertritt auch Bernd Maurer. Der Einsatz der Klebetechnik, so der verantwortliche Prozessspezialist und -planer für Klebe-, Dicht- und Dämmumfänge bei der BMW AG, München, habe beim neuen 7er BMW zu einer Erhöhung der Festigkeit und zur Optimierung der Crash-Performance geführt. Die statische Steifigkeit habe sich sogar um knapp 15 % verbessert. „Gleichzeitig sparten wir bei der Rohkarosserie etwa 18 kg Gewicht, da wir gegenüber dem Punktschweißen dünnere Bleche verarbeiten. Durch das Kleben haben wir wesentlich mehr Fläche erhalten für die Kraftübertragung im Crashfall und konnten auf einige Verstärkungsbleche verzichten“, erläutert der Klebeexperte. Um dieses Ergebnis zu erzielen, wird beim neuen 7er BMW eine 150 m lange Klebstoffraupe aufgetragen. Bei dessen Vorgängermodell war die Klebbahn in der Rohkarosse gerade einmal 10 m lang. Geklebt wird übrigens auch in Stuttgart bei der DaimlerChrysler AG. So befinden sich im S-Klasse-Coupé, dessen Kotflügel aus Kunststoff und dessen Seitentüren außen aus Aluminium und innen aus Magnesium bestehen, insgesamt 90 m strukturelle Klebefugen.
Die größte Herausforderung der Klebstoffindustrie bleibt allerdings die lösbare Klebverbindung. Denn während eine verschweißte Karosserie beim Recyclingprozess einfach eingeschmolzen wird, müssen Fahrzeuge aus einem verklebten Materialmix zunächst wieder „entklebt“ werden. Dazu sind „intelligente“ Klebstoffe notwendig, die ihre Klebkraft bei Bedarf quasi „auf Knopfdruck“ verlieren und sich wie ein Reißverschluss öffnen und schließen lassen. Für das so genannte „debonding“ gibt es inzwischen verschiedene Lösungsansätze.
Die Sustech GmbH, Darmstadt, beispielsweise entwickelt an einer Klebstofftechnologie, deren Wirkprinzip auf der Mikrowellenhärtung von Reaktionsklebstoffen basiert, welche mit Nanoferriten versetzt sind. Während bei der „konventionellen Klebstoffaushärtung“ die Wärme von außen über die Fügeteile in den Klebstoff eingebracht werden muss, fungieren die metallischen Nanopartikel im Mikrowellenfeld als intrinsische Heizelemente und erwärmen den Klebstoff von innen heraus. Sie wandeln dazu die Energie der elektromagnetischen Mikrowellen in Wärme um und emittieren sie an die umgebende Klebstoffmatrix.
Aufgrund ihrer sehr geringen Abmessung lassen sich die Füllstoffe nach Aussage des Unternehmens im Klebstoff gleichmäßig dispergieren. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften und Festigkeiten der Klebstoffe jedoch nicht merklich beeinflusst. Da die zur Aushärtung notwendige Wärme im Klebstoff erzeugt werde und so die Aufheizung der gesamten Bauteile entfällt, lasse sich die Aushärtezeit im Vergleich zur konventionellen Klebstoffaushärtung spürbar verkürzen, so die Darmstädter Entwickler.
R. MÜLLER-WONDORF/KIP/Si

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