Stud Gluing System (SGS) - Centers of Competence eV

Stud Gluing System (SGS)
Dr.-Ing. Sascha Gramsch-Kempkes
STANLEY Engineered Fastening – Tucker GmbH
Max-Eyth-Str. 1, D-35394 Gießen
[email protected]
Tel.: +49 (0) 641 405 628
Fax: +49 (0) 641 405 724
Motivation Stud Gluing System (SGS)
 Zunehmender Einsatz nicht schweißbarer Werkstoffe

Kunststoffe, FVK

Blechstärken < 1 mm

Metall-Polymer-Sandwich

Lackierte Oberflächen

Glas
Quelle: Audi
 Nachträgliche Befestigungen, z.B. bei hoher Variantenvielfalt
 Vermeidung temperaturinduzierter Eigenschaftsänderungen, z.B. bei
wärmebehandelten hochfesten Stahlblechen
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Anforderungen Stud Gluing System (SGS)
 Befestigung auf unterschiedlichen Werkstoffen und Materialstärken
 Automatisierte Befestigungslösung mit Taktzeiten < 15 s
 Einfach in bestehende Produktionsprozesse integrierbar
 Keine Schädigung der Bauteile durch den Fügeprozess
 Korrosionsbeständigkeit 720h SST
 Einseitige Zugänglichkeit
 Strukturelle Festigkeiten
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Prozesskette mit herkömmlichen Klebstoffen
Einsatz flüssiger oder pastöser Klebstoffe in der Produktion des Endverarbeiters
⇒ Bolzensetztechnik, Dosiertechnik, Gefahrstoffhandling, Qualitätssicherung Klebstoff
Beschichtung
Metallbolzen
Kaltumformung
Metallbolzen
Mix Harz
Mix Härter
Zulieferer
Lagerung
Transport
Einkauf
Lagerung
Entsorgung
Dosiertechnik
Gefahrguthandling
Qualitätssicherung
Teilehandling
Verarbeiten
(Kleben)
Befestigung
(Anbauteil)
Verarbeiter
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Prozesskette Stud Gluing System (SGS)
Verlagerung der klebstoffrelevanten Prozessschritte in die Produktion der
Befestigungselemente (Stanley Engineered Fastening)
⇒ Bolzensetztechnik, Dosiertechnik, Gefahrstoffhandling, Qualitätssicherung Klebstoff
Beschichtung
Metallbolzen
Kaltumformung
Metallbolzen
Mix Harz
Mix Härter
Tucker
Klebstoffauftrag
Einkauf
Lagerung
Entsorgung
Dosiertechnik
Gefahrguthandling
Qualitätssicherung
Lagerung
Transport
Verarbeitung
(Kleben)
Befestigung
(Anbauteil)
Verarbeiter
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Stud Gluing System – Klebebolzen
 Hauseigene Bolzenentwicklung und -produktion
 Aktuelle Klebebolzen

Gewinde T5, Schaftlänge 20 mm, Flansch-∅ 14 mm,
Stahl mit Festigkeitsklasse 4.8

Gewinde M6, Schaftlänge 20 mm, Flansch-∅ 17 mm,
Stahl mit Festigkeitsklasse 8.8

Bolzenbeschichtung 12 µm ZnNi
 Andere Bolzengeometrien, Werkstoffe und
Beschichtungen möglich
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Stud Gluing System – Klebebolzen
 Vorapplizierbarer struktureller 2K-Epoxy
 T < 30 °C = fest / tackfrei, T > 70 °C = niedrigviskos / benetzungsfähig
 Höchste Vernetzungsgeschwindigkeit bei 150 – 200 °C
 Handlingsfestigkeit binnen weniger Sekunden, Endfestigkeit nach
Abkühlen auf Umgebungstemperatur
 Glaskugeln als Abstandshalter
 Tg = 120 °C
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Stud Gluing System – Logistik
 Verpackung als Schüttgut
 Tiefkühllagerung Tucker / Endverarbeiter ⇒ MHD 3 Monate
 Temperaturgeführter Transport oder passiv gekühlte Einwegbehälter
 Überwachung der Kühlkette durch t-T-Indikatoren
 Zuführer in klimatisierter Umgebung (+20 °C) zum Erhalt der Tackfreiheit
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Inductive Fastening System (IFS)
Peripheriegeräte
 Steuerung IFC1000
 Energiequelle IFE25 für Induktion mit 25 kHz
 Schüttgutzuführer IFF21 mit FIFO-Prinzip und Bauteilprüfung
IFE25
IFC1000
IFF21
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Inductive Fastening System (IFS)
Robotergestützte Klebanlagen
 IFH410 mit integrierter Bolzenzuführung für kürzeste Taktzeit
 IFH180 mit reduziertem Bauraum und Pick&Place-Zuführung
IFH180
IFH410
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Inductive Fastening System (IFS)
Handgeführte Klebanlagen
 IFG200 mit ergonomischer Griffschale
 IFH160 für schwer zugängliche Bereiche
IFG160
IFG200
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Stud Gluing System – Klebprozess
Bolzenbewegung
Ende des
Klebprozesses
IR, HL 1/2
Vorwärmung
IR oder Heißluft
Induktive
Erwärmung
Maximale Leistung
Ind 1
Leistung = 0
Ind 2
Hohe
Leistung
Ind 3/4
T = 150 … 180 °C
Prozesszeit
 Induktiv nicht anregbare Fügeteile ⇒ Vorwärmung auf T > 100 °C
 Ind 1: Verzögerung der induktiven Bolzenerwärmung bei Vorwärmung
 Ind 2: Klebstoff verflüssigt, Bolzen setzen
 Ind 3/4: Isotherme Klebstoffvernetzung bei 150 – 180 °C
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Stud Gluing System – Klebprozess
Farbwechsel bei der Klebstoffvernetzung ermöglicht Prozesskontrolle
⇒ Einfache Kontrolle für Fertigung und Qualitätswesen
Unzureichende Temperatur
Optimale Temperatur
Zu hohe Temperatur
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Stud Gluing System – Performance
4.000 N
1.800 N
1.750 N
1.050 N
DF
DF
DF
SCF
Alle Versuche mit Klebebolzen M6x20F17
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Stud Gluing System – Performance
720h SST
 Maximales Drehmoment (MT) und Knickmoment (MK) sind vom
Bolzentyp abhängig
⇒ MT = 16 Nm, Schaftversagen, Stahlbolzen M6, Festigkeitsklasse 8.8
⇒ MK = 8 Nm, Schaftversagen, Stahlbolzen T5, Festigkeitsklasse 4.8
 Warmfestigkeit (Tg = 120 °C) erlaubt nachgeschalteten KTL-Prozess
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Stud Gluing System – Ausblick 2015
 Integration Hochfrequenz-Induktion ⇒ Kleben auf Aluminium
 Verbesserte Prozessregelung (t-T-Regelung)
 Verlängerung der Lagerstabilität des PASA®-Klebstoffs
 Entwicklung weiterer Klebstoffvarianten (z.B. zähelastische Modifikation)
 Entwicklung weiterer Befestigungselemente (Kundenanforderungen)
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One Company. Powerful Brands
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Fax: +49 (0) 641 405 724

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