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DER KONSTRUKTEUR 5/2018

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DER KONSTRUKTEUR 5/2018

WERKSTOFF- &

WERKSTOFF- & VERBINDUNGSTECHNIK KLEBSTOFFE TREIBEN AN PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Elektromotoren sind in unserem Leben allgegenwärtig. Kleben bietet für ihre Produktion und ihren Betrieb eine Reihe von Vorteilen, wobei Motorenhersteller aus einer Fülle unterschiedlicher Klebstofffamilien wählen können. Elektrische Maschinen gibt es in unterschiedlichster Größe und Leistung, von Fensterhebern bis zu Windkraftgeneratoren. Daher gibt es ebenso wenig eine Blaupause für ein allgemeingültiges Design wie für einen Standard-Produktionsprozess. Kommt das Kleben ins Spiel, empfiehlt sich für den Konstrukteur trotzdem eine Betrachtung der größeren Klebstoffgruppen mitsamt ihrer jeweiligen Stärken und Schwächen. Anschließend können Tests einzelner Produkte mit dem konkreten Bauteil erfolgen. Vernachlässigt man Acrylate und Polyurethane, die ihre Berechtigung haben, aber aufgrund ihrer moderaten Zuverlässigkeit für High-End-Anwendungen, wie sie in Deutschland vorherrschen, Autor: Dr. Karl Bitzer, Leiter Produktmanagement, Delo Industrie Klebstoffe, Windach weniger geeignet sind, bleiben mit Metallklebstoffen sowie Ein- und Zwei-Komponenten-Epoxidharzen drei Produktgruppen übrig. Diese weisen teilweise verschiedene Eigenschaften auf, unterscheiden sich jedoch vor allem im Fertigungsprozess der Motoren. 1K-EPOXIDHARZE Einkomponentige Epoxidharze bieten herausragende Produkteigenschaften. Sie erreichen gute Festigkeiten selbst bei Temperaturen von 220 °C, d. h. sie überstehen nicht nur kurzzeitig solche Temperaturspitzen, sondern lassen sich dauerhaft im Hochtemperaturbereich einsetzen und sind so selbst für Motoren der Isolierstoffklasse C verwendbar. Zudem zeigen sie eine hohe chemische Beständigkeit, eine große Spaltüberbrückung sowie eine gute Haftung auf vernickelten Oberflächen, was insbesondere für Magnetverklebungen wichtig ist. Sie erfordern zwingend eine Warmhärtung, die bei typischen Klebstoffen und Temperaturen zwischen 20 und 40 min dauert. Aufgrund der zusätzlichen Aufheizzeit der Fügeteile und der Energiekosten werden Konvektionsöfen eher für kleinere Motoren eingesetzt. Für mittelgroße Motoren oder bei hohen Stückzahlen bietet sich eine Induktionshärtung an. Sie erlaubt eine sehr schnelle Erwärmung von elektrisch leitfähigen Bauteilen, was die Aufheizzeit drastisch reduziert und eine beschleunigte Aushärtung in bis zu 1 min ermöglicht. Seit kurzem sind auch lichtfixierbare Varianten verfügbar. Dabei werden die Bauteile in maximal 5 s vorfixiert. Anschließend ist zwar 12 DER KONSTRUKTEUR 5/2018

weiterhin eine Warmhärtung erforderlich, jedoch können so Fixiervorrichtungen mitsamt Montage, Demontage und Reinigung entfallen, was den Produktionsprozess vereinfacht. Solche Vorrichtungen kommen häufig zum Einsatz, um die Bauteile in Produktionsstraßen und während der Ofenhärtung in Position zu halten. 2K-EPOXIDHARZE Je mehr es sich um große und massive Bauteile handelt, desto eher dürfte die Wahl auf zweikomponentige Produkte fallen. Diese überzeugen neben einer guten Spaltüberbrückung auch mit ihrer Schälfestigkeit und ihrem Spannungsausgleich. Zweikomponentige Epoxidharze härten bei Raumtemperatur aus, was durchaus einige Zeit dauert. Ihre Vernetzung lässt sich aber ebenfalls mit Wärme beschleunigen. So ist für die Weiterverarbeitung eine FÜR ELEKTROMOTOREN STEHEN UNTERSCHIEDLICHE KLEBSTOFF-PRODUKT- GRUPPEN ZUR VERFÜGUNG ausreichende Handfestigkeit bei geeigneten Klebstoffen schon nach 5 min bei 80 °C erreicht, die vollständige Aushärtung nach 10 min. Kommt eine Induktionserwärmung bei 100 °C zum Einsatz, können die Bauteile sogar innerhalb von 1 min mit einer Festigkeit von 10 MPa fixiert werden. Die volle Endfestigkeit erhält der Klebstoff dann bei Raumtemperatur. Gegenüber einer Aushärtung bei höheren Temperaturen, wie sie etwa bei einkomponentigen Produkten erforderlich ist, sorgen diese moderaten Bedingungen für eine kürzere Aufheizzeit der Bauteile und einen geringeren Energiebedarf in der Produktion. Darüber hinaus lässt sich ein solcher Klebstoff auch für temperatursensible Materialien wie magnetisierte Magnete oder Kunststoffe verwenden. Gleichzeitig halten diese Produkte inzwischen auch höheren Temperaturen stand. So ist ein Einsatz für Motoren der Isolierstoffklasse H durchaus möglich. Eine Limitierung dieser Produkte liegt insbesondere in den Investitionskosten für eine 2K-Mischanlage sowie in der etwas komplexeren Verarbeitung. METALLKLEBSTOFFE Auch bei Raumtemperatur härtende Metallklebstoffe auf Methacrylat-Basis sind mit einem Temperatureinsatzbereich von bis zu 200 °C sehr hitzebeständig. Daneben bieten die flexibel bis schlagzäh einstellbaren Produkte eine gute Haftung auf glatten Oberflächen. Weil sie sich unter Luftabschluss und in der Gegenwart von Metallionen vernetzen, sind sie nur für geringe Schichtdicken von maximal 250 µm geeignet. Daher kommen sie insbesondere bei Wellenverklebungen zum Einsatz, da der Fügespalt hier aufgrund von sehr engen Toleranzen gering ist. Methacrylate stehen zudem bei einigen Werkstoffen vor Herausforderungen. So enthält die Beschichtung vom Neodymmagneten in Hochleistungsmotoren nur wenige Me- Lineareinheit E-II Edelstahl Die bewährte Rohrsystem- Lineareinheit... jetzt auch korrosionsbeständig verfügbar! ▪ Korrosionsbeständige Einheiten für leichte bis schwere Verstellaufgaben ▪ Wash-down fähig ▪ FDA-konforme Schmierstoffe ▪ Umgebungstemperatur -30°C bis +80°C ▪ Baugröße 30 und 40 01 Typische Klebstellen eines Elektromotors 01 LINEAR- PROFIL- VERBINDUNGS- MODUL- TECHNIK www.rk-rose-krieger.com all about automation Essen 06.-07. Juni 2018 – Stand 204

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