Blog zur Qualitätssicherung in der Klebtechnik

Haftklebstoffe stellen in zahlreichen Bereichen eine wertvolle Alternative zu mechanischen Befestigungsmethoden dar. Aufwändige Stanzungen, Verschraubungen, Clips oder Nieten können so ersetzt werden. Diese Entwicklung prägt bereits seit vielen Jahren Branchen wie die Marine, Luftfahrt, Energie-, Medizintechnik und besonders auch die Automobilindustrie. Da sich die Technologie und deren Prozesse jedoch stetig modifizieren und weiterentwickeln, verändern sich auch die Anforderungen an das Werkstoffverhalten und die Anpassungsfähigkeit von Klebstoffen. Im Zuge dessen etablierte sich die Kategorie der Acrylatschaum-Klebebänder, auch Acrylic Foam Tapes genannt. Diese neuartige permanente Hochleistungsklebeverbindung bietet eine besonders gute Haftung auf einer Vielzahl von Untergründen. Neben einigen anderen Herstellern entwickelte auch das Unternehmen 3M eine entsprechende Klassifikation. Die sogenannten „3M™ Acrylic Foam Tapes“ werden als Produktreihe, mit einer Vielzahl an neuen Anwendungsmöglichkeiten vorgestellt. Doch worin besteht nun die Besonderheit der Acrylic Foam Tapes gegenüber gewöhnlichen Klebebändern aus Schaumstoff? Werden diese den spezifischen Anforderungen gerecht? Prof. Dr. Andreas Groß, Leiter der Abteilung Weiterbildung und Technologietransfer am Fraunhofer IFAM, erklärt im Interview, wie Fehler bei sogenannten „speziellen Prozessen“ im Vorhinein vermieden werden können und was genau darunter verstanden werden kann.

In den unterschiedlichsten Bereichen, wie etwa der Automobil- oder Luftfahrtbranche, werden Bauteile miteinander verklebt. Damit die Klebung standhält und langzeitstabile Sicherheit garantiert, muss gewährleistet werden, dass die zu verklebenden Oberflächen ausreichend benetzbar sind, der Klebstoff also die Oberfläche erreichen kann. Aber was ist bei der Benetzbarkeit zu beachten und welche Methoden zur Benetzbarkeitsprüfung gibt es? Christian Tornow vom Fraunhofer IFAM erklärt, wie wichtig Benetzbarkeit ist und wo sie ihre Anwendung findet.

Das Kleben als industrielle Anwendung ist im Gegensatz zu anderen klassischen Verbindungstechniken wie Schweißen, Nieten oder Schrauben eine vergleichsweise junge Fügetechnik. Trotzdem hat sich das Kleben bereits so etabliert, dass es fester Bestandteil in den meisten industriellen Fertigungsketten geworden ist. Mit dem Wunsch zur durchgängigen Prozessintegration steigt aber auch der Bedarf nach einer digitalen Prozesssteuerung. Computergestützte Assistenzsysteme, auch sogenannte Computer-Aided-Bonding-Systeme (CAB), stellen eine hilfreiche digitale Unterstützung in der Klebtechnik dar. Der Einsatz dient zur Vereinfachung der Planungs- und Fertigungsprozesse. Fehlerrisiken und Anwendungsfehler können so verringert und Kosten eingespart werden. Die Integration in das industrielle Fertigungsverfahren soll auch zukünftig vertieft und erweitert werden, damit alle unterschiedlichen Einflussgrößen berücksichtigt werden können. Derzeit stellt die Software des Unternehmens CAbond die erste umfassende Lösung dar, die auf die spezifischen Anforderungen der klebtechnischen Fertigung durchgängig ausgerichtet ist und diese erfüllt. Doch welche neuen Möglichkeiten bietet der Einsatz überhaupt? Löst die Technik das qualifizierte Personal dann vollkommen ab und wie kommt das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM ins Spiel? Im Interview erklärt Dipl.-Ing.(FH) Nico Bohms von der tec-n GmbH wie die digitale Unterstützung mittels CAbond in der klebtechnischen Fertigung genutzt, Personal entlastet und sinnvoll eingesetzt werden kann. In keiner Weise wird dieses nämlich ersetzt!

Entwicklungen im Bereich der erweiterten Realität, auch Augmented Reality (AR) genannt, verändern durch den Einsatz von Datenbrillen die industrielle Fertigung. Konzerne setzen die smarten Brillen bereits jetzt in Wartung und Reparatur ein und ersparen sich so viele Ressourcen. Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM hat den Einsatz von Datenbrillen und die Nutzung von AR-Technologien nun auch als Potenzial für die Klebtechnik entdeckt. Gerade für den Bereich der Qualitätssicherung ist die neue Anwendung interessant.

Umweltfreundlichere Lösungen für die Mobilität müssen hierzulande nicht nur auf die Straße, sondern auch in die Lüfte gebracht werden. Im EU-Projekt ComboNDT arbeiteten Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus acht Ländern gemeinsam daran, das Potenzial der Klebtechnik für den Verbund von faserverstärkten Kunststoffen nutzbar zu machen, um eine stärkere Nutzung der Leichtbauweise in der Luftfahrt zu ermöglichen. Denn eine Gewichtseinsparung hat auch einen sinkenden Kerosinverbrauch zur Folge. Faserverstärkte Kunststoffe besitzen neben anderen Faktoren, wie einem unproblematischen Korrosionsverhalten, ein hohes Leichtbaupotenzial. Dieses wird für strukturelle Bauteile bislang noch nicht optimal ausgeschöpft. Da eine geklebte Verbindung nicht zu 100 Prozent zerstörungsfrei getestet werden kann (Kleben als »spezieller Prozess«), ist die Qualitätssicherung der Oberflächen vor dem Verkleben sowie der geklebten Verbindung nach dem Fügen mit neuartigen Methoden von zentraler Bedeutung, um einen hohen Sicherheitsstandard zu gewährleisten. Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM koordinierte das Projekt und nahm durch seine Expertise im zerstörungsfreien Prüfen von Oberflächen und geklebten Strukturen eine Schlüsselrolle ein.

Das Kleben wird auch für das Bauwesen eine immer interessantere Fügetechnologie. Im zweiten Webinar der Webinar-Reihe 2021 „Kleben – aber sicher“ erhalten Sie Informationen zu den Besonderheiten und Herausforderungen des Klebens für tragfähige Anschlüsse. Anhand von konkreten Beispielen aus dem Holzbau, dem Stahlbau und dem Faserverbundbau geht Dr. Till Vallée aus der Abteilung Klebtechnische Fertigung am Fraunhofer IFAM darauf ein, was aus Sicht des Bauingenieurs zu beachten ist.

Ob bei der Prüfung der Klebung eines Flugzeugrumpfteils in Süddeutschland oder bei der Analyse einer Windkraftanlage in Norddeutschland – Wartungs- und Prüfprozesse in der Industrie erfordern oft eine zusätzliche Expertenmeinung. Der Fachmann, der einem den nötigen Input für den nächsten Schritt geben kann, sitzt jedoch oft viele Kilometer entfernt. Um diese Hürden für den industriellen Prozess abzubauen, kooperiert das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM mit dem Start-up bitnamic und arbeitet an der Weiterentwicklung einer Lösung, die Experten und Ausführende – virtuell – zusammenbringen soll. IRIES heißt die Technologie, die die Augmented Reality demnächst in die Werkhalle bringen soll.

Um Kundenbedürfnisse sowie weitere Anforderungen an die Produkt- bzw. Dienstleistungsqualität zu erfüllen, bedarf es eines prozessorientierten Qualitätsmanagementsystems (QMS). Durch die Implementierung eines QMS lassen sich deutliche Wettbewerbsvorteile für Unternehmen aus dem Industrie- und Dienstleistungsbereich erzielen. Der Nachweis in Bezug auf die Qualität und Personalqualifizierung kann jederzeit offen dargelegt werden. Es gibt jedoch auch Prozesse, bei denen die Qualität nicht zu 100% verifiziert werden kann. Die Norm ISO 9001 soll in diesem Fall eine umfassende Sicherstellung der Qualität im Laufe des gesamten Produktlebenszyklus gewährleisten. Gerade im Faserverbundkunststoff-Bereich (FVK) haben Fehlerquellen oftmals ihren Ursprung in der mangelnden Qualifizierung des Personals. Prozesse und Ergebnisse müssen im vollen Umfang erfasst und beurteilt werden können, daher ist die Personalqualifizierung ein essentieller Aspekt der ISO 9001. Auch das Fraunhofer IFAM ist seit 1995 nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert. Die Gültigkeit erstreckt sich auf zahlreiche Bereiche. Prof. Dr. Andreas Groß, Leiter der Abteilung Weiterbildung und Technologietransfer am Fraunhofer IFAM, erklärt im Interview, wie Fehler bei sogenannten „speziellen Prozessen“ im Vorhinein vermieden werden können und was genau darunter verstanden werden kann.

»Digitale Transformation: Treiber – Erfolg – Barrieren« heißt ein Projekt, das von der Universität Osnabrück und der Universität Malmö ins Leben gerufen wurde. Das Pionierprojekt befasst sich erstmals mit der digitalen Transformation aus einer soziotechnischen Perspektive – untersucht wird also das Zusammenspiel von Mensch und Technologie im Kontext der digitalen Transformation. In Kooperation mit der Abteilung Qualitätssicherung und Cyber-physische Systeme am Fraunhofer IFAM führt Henning Brink, ein Mitglied der Projektgruppe »Digitale Transformation: Treiber – Erfolg – Barrieren«, eine internationale Befragung zur Analyse der Barrieren der digitalen Transformation durch. Im Interview erklärt Henning Brink mehr zu den Zielen des Forschungsprojekts, warum gerade Qualitätssicherungs-Personal aus der Klebtechnik an der Befragung teilnehmen sollte und welche konkreten Benefits für die Praxis aus der Studie folgen werden.

Sich proaktiv mit dem Wandel der Industrie auseinanderzusetzen ist entscheidend, um die Zukunftsfähigkeit einer Technologie sicherzustellen. Das gilt auch und insbesondere für die Klebtechnik. Die Anforderungen steigen stetig und damit auch der Forschungs- und Weiterentwicklungsbedarf. Es gibt keine simple »Universal-Lösung«, da das Kleben ein vielfältiger und facettenreicher Prozess ist und nicht einfach pauschalisiert werden kann. Das trifft auf die Anwendung und den Einsatz der Klebtechnik selbst zu, aber auch auf die Wissensvermittlung - eine zentrale Aufgabe des Instituts im Bereich Kleben. Denn jede Branche und jedes Unternehmen hat eine andere Zielrichtung und wird mit unterschiedlichen Herausforderungen konfrontiert. Das Fraunhofer IFAM hat daher seine Kompetenzen im Kleben gebündelt und arbeitet mit 200 Mitarbeitern und der Erfahrung aus 50 Jahren an der Weiterentwicklung des Fügeverfahrens. Mit Veranstaltungen wie dem jährlichen "Branchentreff Klebtechnische Fertigung" will es als Impulsgeber fungieren und den Austausch zwischen Wissenschaft und Industrie stärken.