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Geht’s auch leichter? Ja, mit Kleben!

Leichtbautrend: Schon jetzt befinden sich durchschnittlich bis zu 15 Liter Klebstoffe in einem Pkw. Alle Bilder © 3M

Der industrielle Leichtbau ist ein hoch dynamisches Wirtschaftsfeld. Vorangetrieben von strengen politischen Vorgaben, ermöglicht von technologischen Innovationen. Eine Entwicklung zieht die nächste nach. So bringen zum Beispiel die neuen leichteren Werkstoffe beim Fügen neue Herausforderungen mit sich. Passende Lösungen entwickelt das Unternehmen 3M – mit Innovationskraft und jahrzehntelanger Erfahrung in Forschung und Entwicklung.


Weltweit stehen Hersteller unter Druck, umweltfreundlichere Fahrzeuge zu produzieren. Um den CO2-Ausstoß zu verringern, schreibt das Europaparlament ab 2020 für Neuwagen einen durchschnittlichen Flottenverbrauch von 95 Gramm CO2 pro Kilometer vor – dem standen 2015 noch 130 Gramm gegenüber. Ein anderes Beispiel ist China: Das Land hat ab 2020 die gesetzliche Höchstgrenze des Benzinverbrauchs von Neuwagen auf fünf Liter gesenkt. Auch Japan oder Südkorea ziehen die Vorgaben an. Für die Zukunft sind noch strengere Gesetze für die CO2-Reduzierung zu erwarten. Vor diesem Hintergrund wird das Thema Leichtbau immer relevanter. Aus gutem Grund.

Leichtere Werkstoffe, viele Vorteile
Ob Automobilindustrie, Luftfahrt, Schienenverkehr oder Aufzüge - je leichter ein Fahrzeug ist, umso weniger Treibstoff benötigt es und umso geringer ist sein CO2-Ausstoß. Konkret: Bei einem Auto werden pro 100 Kilogramm eingespartem Gewicht pro Kilometer bis zu zehn Gramm weniger CO2 ausgestoßen. Auf das gesamte Leben eines Fahrzeuges gerechnet, sind das mehrere Tonnen, also ein entscheidender Beitrag zum Klimaschutz. Neben den Umweltaspekten bringt eine Gewichtsreduzierung aber auch weitere Vorteile: In der Luftfahrt beispielsweise steigert weniger Gewicht die Belastbarkeit und reduziert den Verschleiß. Rotorblätter von Hubschraubern werden deshalb heute überwiegend aus Carbonfasern gefertigt. Je leichter der Propeller ist, umso mehr Nutzlast kann der Helikopter transportieren.

Steigende Nachfrage: Innovative Fügemethoden
Die Nachfrage nach Leichtbau-Werkstoffen steigt. Immer mehr Bauteile werden aus Carbonfasern, hoch festen Stählen oder innovativen Aluminium- und Magnesium-Legierungen gefertigt. Den Chancen, die diese Materialien bieten, stehen Herausforderungen gegenüber: Viele Leichtbau-Werkstoffe sind zum Beispiel für herkömmliche Fügeverfahren nicht geeignet. Noch weniger, wenn unterschiedliche Materialien im Mix gefügt werden sollen. Zudem bedeuten Nieten, Schrauben oder andere herkömmliche Befestigungselemente zusätzliches Gewicht und bringen ungünstige Punktbelastungen mit sich. Auch verursachen sie Löcher und damit Schwachstellen im Material. Die bevorzugte Lösung bieten innovative Klebstoffsysteme. Ohne sie wird es nicht möglich sein, den steigenden Anforderungen im Leichtbau gerecht zu werden.

Mit Klebstoffen im Vorteil
Moderne Klebstoffe erreichen auf vielfältigen Untergründen zuverlässige Haftung – auch im Material-Mix. Egal ob Faserverbund- oder Kunststoffe, ob Metalle, Glas oder Schaumstoffe, ob glatte oder raue, ob weiche oder harte, ob nieder- oder hochenergetische Oberflächen. Oft macht die richtige Klebtechnologie eine Verbindung erst möglich. Weitere Vorteile: Klebelösungen gleichen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten, Dehnungen, Belastungen und Spannungen aus. Sie dämmen Schwingungen, Vibrationen und Geräusche. Dabei bleiben die Oberflächen intakt und ohne Löcher, die das Eindringen von Feuchtigkeit oder Luft und damit Korrosion zur Folge haben können. Nicht zuletzt ermöglichen ‚unsichtbare’ Klebverbindungen ein anspruchsvolleres Design. Aufgrund der vielen Vorteile hat mit dem Leichtbautrend auch der Bedarf an innovativen Klebstofftechnologien zugenommen. Die Sparte entwickelt sich rasant. Was viele nicht wissen: Schon jetzt befinden sich durchschnittlich bis zu 15 Liter Klebstoffe in einem Pkw. Tendenz steigend. Eine führende Rolle bei der Entwicklung innovativer Klebstoff-Systeme hält der Multitechnologiekonzern 3M. Jährlich investiert das Unternehmen über eine Milliarde US-Dollar in Forschung und Entwicklung. In Neuss unterhält es eines seiner größten Forschungszentren außerhalb der USA. Impulse für neue Produkte kommen in der Regel direkt von den Kunden.

3M: In engem Dialog mit dem Kunden
Einer innovativen 3M Klebe-Lösung geht ein komplexer Prozess voraus. Am Anfang stehen ein persönliches Gespräch mit dem Kunden und eine anwendungstechnische Beratung. Gemeinsam mit dem Kunden analysieren 3M Experten systematisch die jeweiligen Bedingungen, Ansprüche und Prozesse – unter anderem die Untergründe, die äußeren Einflüsse, denen das Produkt ausgesetzt sein wird, die maßgebenden Normen und Spezifikationen, sowie die bestehenden Arbeitsvorgänge, in die der Klebe-Prozess integriert werden soll. So gewinnt 3M ein umfassendes Verständnis für den Kontext, in dem sich die spezifische Verbindung bewähren muss. Auf dieser Basis entwickelt das Unternehmen dann in enger Zusammenarbeit mit Kunden und Partnern die bestmögliche und nicht selten zukunftsweisende Lösung.

3M: Vielfalt für Innovation
3M Kunden profitieren von der außergewöhnlichen Vielfalt des Unternehmens. Das Unternehmen besitzt ein umfassendes Wissen über die verschiedensten Branchen und deren Produktionsweisen – dazu gehören die Automobil-, Elektronik- und Schwerindustrie sowie die Logistik-, Chemie- und Medizinsparte. Um immer wieder innovative Lösungen entwickeln zu können, bringt das Unternehmen Experten und Expertise aus seinen verschiedenen Bereichen zusammen. In einem offenen und flexiblen Prozess fördert es gezieltes Querdenken und interdisziplinären Austausch. Die Anregungen und Ideen aus den unterschiedlichsten Bereichen führen nicht selten zu ungeahnten, innovativen Ansätzen. Diese durchlaufen dann mehrere Entwicklungsstufen, bis die optimale Lösung gefunden ist. Dazu gehören auch vielfältige Testläufe in den 3M eigenen Laboren oder direkt bei den Kunden vor Ort. So hat 3M gemeinsam mit seinen Kunden für viele Herausforderungen sehr gute Lösungen gefunden und die Möglichkeiten des Leichtbaus immer weiter ausgedehnt.

Innovativ: Klebstoff für leicht ölige Untergründe
In der Automobilindustrie kommen bei Umformungsprozessen viele Bleche zum Einsatz, die prozessbedingt leicht ölig sind. Bisher mussten diese Öle vor dem Kleben entfernt werden. Die Reinigung bedeutete zusätzlichen Aufwand und den Einsatz von Lösemitteln, der wiederum Arbeitsschutz-Auflagen unterliegt. Jetzt hat 3M einen Klebstoff entwickelt, der ohne Vorreinigung direkt auf öligem Untergrund aufgetragen werden kann. Aufgrund seiner speziellen Chemie kann er das Öl absorbieren. Bauteile müssen vor dem Kleben also nicht mehr entfettet werden. Die Hersteller können sich damit effektiv einen Prozessschritt sparen.

Zukunftsweisend: Klebstofffilm klebt Metall
Heute kommen zunehmend dünnere, gewichtssparende Bleche zum Einsatz, die für Schweißen oder Punktbelastungen ungeeignet sind. Deshalb hat 3M neuartige Klebstofffilme speziell für das Fügen von Aluminium- oder Stahlblechen entwickelt. Diese lassen sich wie ein Klebeband schnell und automatisch applizieren und härten unter Einwirkung von Temperatur, etwa in Lackieröfen, zu hohen Festigkeiten aus. Sie sind beispielsweise im Fahrzeugbau für den Einsatz an den Bördelfalzen von Türen, Motorhauben und Kofferräumen ideal. Hier wird der Rand des Außenblechs gefalzt, um das Innenblech zu fixieren. Früher musste die entstehende Kante dann zusätzlich verschweißt werden. Dank der neuen Klebstofffilme kann dieser Arbeitsschritt entfallen. Dabei erfolgt ihre Verarbeitung effizient und ohne die bisher üblichen Nacharbeiten, da Dicke und Stärke individuell definiert sind. So halten sie die gefügten Materialien auf Abstand und bieten zusätzlich Isolation und Korrosionsschutz.

Faserverbundstoffe: Schneller kleben mit weniger Abfall
Ein neuartiger Klebstoff bietet der Flugzeugindustrie einfachere Prozesse und weniger Abfall. Wenn die Außenwände eines Flugzeuges aus Komposit bestehen, können sie nicht gebohrt werden. Verschlüsse und Klammern müssen also mit Klebstoff befestigt werden. Bei den bisher zur Verfügung stehenden Klebstoffen mussten spezielle Fixierungen die anzuklebenden Elemente in Position halten, bis der Klebstoff ausgehärtet war. Die Fixierungen wurden anschließend weggeworfen - bis zu 30.000 Stück pro Flugzeug. Der neuartige Klebstoff bietet jetzt eine hervorragende Soforthaftung. Das spart Zeit, Geld und Abfall - und schont die Umwelt.

Effizienter: Fügen und Abdichten in einem
Klebverbindungen sind von Natur aus dicht. Deshalb werden Klebstoffe und Klebebänder immer häufiger eingesetzt, um Fügen und Abdichten in einem Schritt zu bewerkstelligen. Dabei können Flüssigklebstoffe selbst in engste Bereiche vordringen und diese abdichten. Zum Beispiel werden heute die Fenster in Fahrzeugen, Zügen oder Schiffen gleichzeitig eingeklebt und abgedichtet - mit feuchtigkeitsvernetzenden 1-K Klebstoffen auf Polyurethanbasis. Diese Verbindungen sind zudem ohne viel Aufwand reparaturfähig.

Autor:
Rüdiger Frisch, Technical Manager, Industrial Adhesives & Tapes Laboratory, 3M Deutschland GmbH


Das Unternehmen 3M
3M zählt zu den innovativsten Unternehmen weltweit. Global hält es circa 25.000 Patente. Sein Portfolio umfasst mehr als 55.000 Produkte. Jährlich bringt 3M rund 1.000 neue zur Marktreife. Der Anteil der Produkte, die weniger als fünf Jahre am Markt sind, beträgt 35 Prozent.

Kontakt:
3M Deutschland GmbH Industrie-Klebebänder, Klebstoffe und Kennzeichnungssysteme
Carl-Schurz-Str. 1
41453 Neuss

Telefon: +49 2131 14 3330
E-Mail: kleben.de@mmm.com
Internet: www.3M-klebtechnik.de


Bildunterschriften

  • Leichtbautrend: Schon jetzt befinden sich durchschnittlich bis zu 15 Liter Klebstoffe in einem Pkw.
  • Anspruchsvolles Design: Moderne Klebstoffe verbinden unterschiedlichste Materialien und sorgen für ‚unsichtbare’ Verbindungen.
  • Applikation des 3M Klebstofffilms.
  • Applikation einer selbstklebenden Türdichtung.

Alle Bilder © 3M

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Das Multi-TechnologieunternehmenSchon als Neil Armstrong den Mond betrat, bestand ein Teil seiner Ausrüstung aus 3M Produkten. Heute sind 3M Innovationen in nahezu allen Bereichen des Lebens, der Arbeitswelt, der Medizin und der Technik zu finden....mehr...