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Kleben Was beim Falzkleben zu beachten ist

| Redakteur: Dorothee Quitter

Falzkleben ist ein anspruchsvoller Fügeprozess im Karosseriebau. Die Falzmethode und die Klebstoffapplikationstechnik haben dabei einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität.

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Motor- und Heckklappen sind typische Anbauteile, die im Fertigungsprozess gefalzt und verklebt werden.
Motor- und Heckklappen sind typische Anbauteile, die im Fertigungsprozess gefalzt und verklebt werden.
(Bild: Atlas Copco)

Falzklebeverbindungen werden in der Automobilindustrie bei Anbauteilen wie Türen, Front- oder Kofferraumklappen sowie Kotflügeln eingesetzt. Diese Fügetechnik stellt die mechanische und chemische („hybride“) Verbindung der Konstruktionen sicher und erfüllt zudem eine optische Funktion, indem sie die Schnittkanten der Metallbleche verbirgt. Die Herausforderung für die Automobilhersteller liegt dabei in der komplexen Geometrien der Bauteile, in der optimalen Füllung im Falzbereich, im Vermeiden von Luftkanälen sowie im Erzielen einer sauberen, randscharfen Applikation.

Beim Falzkleben werden ein Außen- und ein Innenblech parallel zueinander positioniert und so zusammengefügt, dass das äußere Bauteil das innere umfasst. Vor dem Umschlagen („Bördeln“) des Außenblechs wird auf dessen Rand ein hochfester Strukturklebstoff aufgetragen, der im Anschluss an das mechanische Umformen den Falz füllt. Der Klebstoff im Falzinneren hält Innen- und Außenteil in Position, erhöht die Crash-Sicherheit und schützt vor Korrosion. Wie stabil eine verklebte Falzverbindung langfristig ist, hängt maßgeblich von der Verteilung des Klebstoffs im Falz ab.

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Herstellen der Falzklebeverbindung

Beim Falzen wird eine Kraft auf das Bauteil ausgeübt, die es verformt und die gleichzeitig den Klebstoff innerhalb des Falzbereichs verteilt. Die Auswahl der Falzmethode hängt unter anderem von Größe und Kontur der Bauteile ab. Als Verfahren kommen Table-top-, Roll- sowie Pressfalzen infrage.

Für den Bördelfalz im Karosseriebau werden üblicherweise Epoxidharze, kautschukbasierte sowie Zwei-Komponenten-(2K-)Klebstoffe verwendet. Insbesondere Epoxidharze bieten eine hohe Strukturfestigkeit und haften auch auf ölbenetzten Oberflächen, ohne dass diese vorher gereinigt werden müssen. Das ist deshalb ein Vorteil, weil viele Bauteile in der Produktion zum Schutz vor Korrosion beölt werden. Darüber hinaus enthalten viele Falzklebstoffe Füllteile, etwa kleine Glaskugeln, die für einen definierten Abstand der Bleche sorgen und die mechanische Verbindung verbessern, indem sie sich in die Bleche hineinarbeiten.

Klebstoff applizieren

Der Klebstoff kann manuell oder vollautomatisch per Roboter aufgetragen werden. Beim manuellen Klebstoffauftrag ist die Materialversorgung im Prinzip direkt mit einem Handapplikator verbunden. Die Qualität des Auftrags von Hand hängt sehr von der Erfahrung des Werkers ab. Manuelle Applikationen finden sich typischerweise in Prototyp-Phasen oder in Kleinserien. Gründe für die Wahl derartiger Lösungen sind die gute Zugänglichkeit, die hohe Flexibilität und die geringen Investitionskosten.

Höhere Qualität und Wiederholgenauigkeit sowie kürzere Taktzeiten werden mit automatischen Systemen erreicht. Ein automatisiertes Rohbau-Klebesystem besteht in der Regel aus einer Materialversorgung, einer Systemsteuerung, einem Dosierer und einem Applikator. Bei automatisierten Systemen kann der Anwender Prozessparameter wie das Klebstoffvolumen oder die Geschwindigkeit des Materialauftrags präzise einstellen.

Swirl-Applikation besonders geeignet

Für die Anwendung eignen sich verschiedene Auftragsarten. Neben herkömmlichen Kleberaupen in unterschiedlichen Durchmessern bietet sich für den Bördelfalz die sogenannte Swirl-Applikation an. Bei dieser wird der Klebstoff in Kreiselbewegungen aufgetragen, was eine besonders gleichmäßige Füllung und Verteilung innerhalb des Falzes beim Zusammenfügen der beiden Bleche ermöglicht.

Das Swirl-Verfahren erhöht zudem die Flexibilität im automatisierten Klebstoffauftrag. Während der Abstand zwischen Applikator und Bauteil bei der Raupenapplikation in der Regel dem Raupendurchmesser entsprechen muss, erlaubt das Swirl-Verfahren größere Abstände, die bis zu 50 mm betragen können. Eine Änderung des Abstands wirkt sich nicht auf das Applikationsbild aus. Das vereinfacht die Roboterprogrammierung, erlaubt höhere Geschwindigkeiten und erleichtert die Zugänglichkeit gerade bei komplexen Geometrien.

Gleichmäßige Klebstoffverteilung

Gleichzeitig bieten Swirl-Applikationen eine für Falzanwendungen optimierte Materialverteilung: Die gleiche Materialmenge wird auf einer größeren Fläche gleichmäßig verteilt. Trotzdem ist die Applikation präzise und randscharf. Das wirkt sich positiv auf das Verpressen im Falzprozess aus. Bei modernen Swirl-Applikatoren lässt sich zudem die Breite der Applikation präzise einstellen. An Stellen, wo weniger Material benötigt wird, kann das aufgetragene Volumen zielgenau reduziert werden, wobei die Auftragsqualität konstant hoch bleibt. So lässt sich die Klebenaht perfekt an die geometrische Form des Flanschs anpassen; Materialaustritt und Nacharbeit werden vermieden. Gleichzeitig sinkt der Klebstoffverbrauch.

Je nach erforderlicher Durchflussmenge, Viskosität des Klebstoffs oder Raupengeometrie sind verschiedene Applikatoren verfügbar. Ein Applikator, der unterschiedliche Raupenarten erzeugen kann, ist zum Beispiel der E-Swirl 2 AdX BIW von Atlas Copco. Er hat einen verstellbaren Exzenter, der die Umstellung von Raupen- auf Swirl-Applikation ermöglicht. Das Gerät bietet Anwendern drei verschiedene Möglichkeiten zum Klebstoffauftrag: die herkömmliche Raupenapplikation, die Swirl-Applikation mit konstantem Durchmesser sowie die Swirl-Applikation mit Einschnürungen. Darüber hinaus ist der Applikator beheizbar.

Visuelle Inspektion

Die Qualität des Klebstoffauftrags lässt sich unter anderem mit visuellen Inspektionssystemen überwachen, und zwar durchgängig sowie direkt während der Applikation. Moderne Systeme kontrollieren in der Regel Breite, Position und Kontinuität der Klebenaht. Intelligente Lösungen, die Atlas Copco mit seinen Applikations- und Dosiersystemen der Produktlinie SCA anbietet, verfügen zudem über eine Funktion zur In-Line-Raupenreparatur. Damit wird eine Nahtunterbrechung noch im selben Takt automatisch korrigiert.

Eine jüngere Entwicklung ist die Ultraschallprüfung, mit der die Klebeverbindung über die gesamte Naht zerstörungsfrei kontrolliert wird. Fehlerstellen im Material reflektieren die Ultraschallpulse, was auf einem Monitor angezeigt werden kann. Damit lassen sich Schwachstellen im Applikationsvorgang gezielt rückverfolgen. (qui)

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