Zweikomponenten-Anwendungen (2K) von Klebstoffen oder Wärmeleitmaterialien gewinnen zunehmend an Bedeutung, insbesondere bei der Herstellung von Hochleistungs-EV-Batterien. Temperaturempfindliche Zellen dürfen nicht der Hitze zur Aushärtung ausgesetzt werden, daher werden 2K-Materialien für die meisten Montageschritte verwendet. Gleichzeitig ändern sich die Batteriedesigns schnell, was bedeutet, dass Materialien und Prozesse ständig weiterentwickelt werden. Was sind die Hauptherausforderungen und Erfolgsfaktoren bei der Gestaltung und Implementierung von Applikationen?
Vielfältige Prozesse – vielfältige Herausforderungen
Bei Zweikomponenten-Anwendungen erfolgt der Aushärtungsprozess durch eine chemische Reaktion beim Mischen und Auftragen der Materialien. Das bedeutet, dass zwei verschiedene Komponenten präzise gefördert, dosiert, gemischt und aufgetragen werden müssen, um die geforderte Topfzeit und Qualität zu erreichen. Viskositäten, Mischverhältnisse und Durchflussraten können je nach Applikation stark variieren – von kleinvolumigen Applikationen mit ungleichmäßigen Mischverhältnissen, zum Beispiel beim Verkleben von Batteriezellen, bis hin zu großvolumigen Spaltfüller- oder Brandschutzapplikationen. Gleichzeitig sind die Materialien oft abrasiv oder korrosiv, was die Ausrüstung – von der Materialpumpe bis zur Düse – belastet.
Typische 2K-Prozesse in der Batteriemontage
- Zellverbund
- Verklebung von Kühlbändern
- Verklebung von Batteriemodulen
- Wärmeschnittstellenanwendungen
- Brandschutzbeschichtungen
- Batteriedeckel abdichten
Konfiguration der Dosiersysteme – Flexibilität ist entscheidend
Aus diesem Grund gibt es keine Standards für die Zusammensetzung des Dosiersystems. Je nach Prozess muss die richtige Konfiguration gewählt werden. Flexibilität innerhalb des Dosiersystems ist entscheidend. Bei der Ausstattung sollten Sie Folgendes beachten:
- Applikatortechnologie: Mischungsverhältnisse können von 1:1 bis 100:1 variieren. Achten Sie darauf, dass Sie zwischen verschiedenen Einspritzkonzepten wählen können. Es können unterschiedliche Mischventile erforderlich sein, z. B. Paralleleinspritzung bei ähnlichen Mischverhältnissen und Zentraleinspritzung bei ungleichen Mischverhältnissen.
- Dosiergeräte: Wählen Sie hochleistungs Dosieranlagen mit einem breiten Durchflussbereich für Anwendungen im kleinen und großen Maßstab. Die voneinander getrennte, durchflussgesteuerte Regelung der beiden Dosiereinheiten sorgt trotz unterschiedlicher Viskositäten für eine präzise Materialdosierung und höchste Mischgenauigkeit.
- Materialversorgung: Ein breites Pumpenportfolio für unterschiedliche Fassgrößen und Materialeigenschaften (abrasiv, korrosiv, Füllstoffe etc.) ist ein großer Vorteil, wenn es darum geht, eine zuverlässige Versorgung mit Zweikomponentenmaterialien sicherzustellen.
Mischerwechsel – ein kritischer Punkt
Die chemische Reaktion beginnt, sobald sich die beiden Komponenten im Mischventil berühren. Statische Mischer sind Verschleißteile und müssen regelmäßig ausgetauscht werden, da das Material im Inneren aushärtet. Der Austausch des Mischers ist jedoch ein kritischer Punkt, da er die Produktion unterbricht und eine potenzielle Fehlerquelle darstellt. Die Mischer haben Toleranzen, und wenn diese nicht richtig justiert sind, kann dies die Verarbeitungsqualität beeinträchtigen. Produktionseffizienz, Qualität und Bediener profitieren alle von Anlagen, die einfache, werkzeuglose Mischerwechsel ermöglichen und Toleranzen ausgleichen.
Software – Prozess und Qualität unter Kontrolle
Präzise und leistungsstarke Hardware ist nur die halbe Miete. Der Aushärtungsprozess ist entscheidend für die Verarbeitungsqualität und muss kontrolliert werden. Fortschrittliche und spezielle 2K-Softwarefunktionen sind entscheidend für die Gewährleistung der Qualität und eines reibungslosen Produktionsprozesses. Beispiele hierfür sind:
- Die Software kann die Spülung der Ausrüstung in Produktionspausen entsprechend der Topfzeit verwalten und zeitlich steuern, um ein unerwünschtes Aushärten des Materials im System zu verhindern.
- Die Software kann den individuellen Vordruck, mit dem der Klebstoff auf das Teil aufgetragen wird, erleichtern und anpassen. Dies ist wichtig, um trotz unterschiedlicher Materialviskositäten das richtige Mischverhältnis zu gewährleisten. Wenn der Vordruck nicht korrekt eingestellt ist, kann dies insbesondere an den Anfängen der Nähte zu Weichstellen (verzögerte oder keine Aushärtung) oder Hartstellen (vorzeitige Aushärtung) führen – und sich negativ auf die Verarbeitungsqualität auswirken.
- Die Software kann die Prozessüberwachung unterstützen: Die sofortige Erkennung kleinster Prozessabweichungen hilft, die Qualität zu gewährleisten, Material zu sparen und Ausschuss in der Serienproduktion zu vermeiden. Funktionen wie die Ventilüberwachung für Dosiergeräte und Applikatoren sind nützliche Werkzeuge.
Kompetenz – Gemeinsam zur Exzellenz
Zweikomponentenapplikationen gehören zu den anspruchsvollsten Anwendungen im Bereich Kleben und Dosieren. Hier sind Fachwissen und Erfahrung gefragt. In unseren globalen Innovation Centern bringen wir unsere Füge- und Technologieexperten mit Automobil-, Batterie- und Materialherstellern zusammen. Gemeinsam entwerfen wir den Fügeprozess, testen Mischverhältnisse und Applikationsmuster an realen Auto- oder Batterieteilen unter realen Produktionsbedingungen, um einen reibungslosen Produktionsstart zu gewährleisten. Auf diese Weise testen wir neue Prozesse, beschleunigen Innovationen und helfen unseren Kunden und Partnern, sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen.