#2 | 2019
SYN] Magazin
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Füllung im Falz entscheidet

Das Falzkleben zählt zu den anspruchsvollsten Fügeverfahren im Karosseriebau. Wichtig dabei ist die ideale Materialverteilung, um den Falzbereich optimal zu füllen und damit Strukturfestigkeit sicherzustellen und Korrosion zu vermeiden. Der Applikationsprozess des Klebstoffs hat einen entscheidenden Einfluss darauf.

Im Karosserierohbau gibt es drei wesentliche Applikationsprozesse: das Strukturkleben, das Stützkleben und das Falzkleben. Falzklebeverbindungen werden für Anbauteile wie etwa Türen, Motorhaube oder Kofferraum verwendet. Die Herstellung der Anbauteile ist ein separater Prozessschritt innerhalb der Rohbau-Produktionslinie. Das Falzkleben ist dabei eines der anspruchsvollsten Fügeverfahren. Der Klebstoff erfüllt wichtige strukturelle Eigenschaften, verbessert die Crash-Sicherheit und schützt vor Korrosion. Andere Fügeverfahren wie Punktschweißen oder Nieten sind hier nicht geeignet, weil sie sichtbare Fügestellen hinterlassen und die Ästhetik beeinträchtigen.

Falzprozess:

Beim Falzkleben werden zwei Bleche ineinander verschachtelt. Der Klebstoff – häufig Ein-Komponenten- oder Zwei-Komponenten-Epoxide oder ein kautschukbasiertes Material – wird dabei auf dem Außenblech aufgetragen. Dieses wird dann um das Innenblech gebogen und zu einem Umschlag gefalzt. Beim Umschlagen – oder auch Bördeln – wird der Klebstoff verpresst und befüllt damit den Falzbereich.

Qualität beim Falzkleben

Wie stabil diese Verbindung langfristig ist, hängt maßgeblich von der Materialverteilung im Falz ab.
Folgende Kriterien sind dabei relevant:

  • A: 100-prozentige Verklebung zwischen Innen- und Außenblech
  • B: Definierte X-prozentige Verklebung zwischen Innen- und Außenblech
  • C: Vollständige Füllung der äußeren Wurzel mit Klebstoff
  • D: Ausreichende Klebstoffverteilung an der inneren Wurzel

Ist beispielsweise der Falz unzureichend mit Klebstoff gefüllt, bilden sich Hohlräume und Luftkanäle. Bei der anschließenden kathodische Tauchlackierung (KTL) füllt sich dieser Hohlraum mit der KTL-Flüssigkeit. Beim Trocknen im Ofen kocht diese Flüssigkeit dann aus. Luftblasen und Benetzungsfehler sind die Folge. Neben optischen Mängeln wird die Falzverbindung auch anfällig für Korrosion. Die Karosse muss zur Nacharbeit ausgeschleust werden.

Wurde dagegen zu viel Klebstoff aufgetragen oder die Klebstoffraupe falsch positioniert, führt das zu ungewolltem Materialaustritt. Das Bauteil muss nachgearbeitet werden, damit das KTL-Bad nicht kontaminiert wird oder es nicht zu Problemen bei der späteren Feinnahtabdichtung kommt – der Materialverbrauch und die Qualitätskosten steigen.

Materialverteilung: Applikation im Fokus

Im gesamten Fügeprozess gibt es zahlreiche Faktoren, welche die Materialverteilung im Falz beeinflussen können – etwa die Wahl des Klebstoffs oder des Falzverfahrens. Einer der Haupteinflussfaktoren ist allerdings der Applikationsprozess an sich. In der Regel werden dafür automatisierte, robotergestützte Klebe- und Dosiersysteme eingesetzt, um Parameter wie Materialfluss, Temperatur, Druck und Auftragsgeschwindigkeit präzise und wiederholgenau steuern zu können. Dabei eignen sich grundsätzlich zwei Auftragsmuster: eine klassische Raupenapplikation und eine sogenannte Swirl-Applikation, bei der das Material in einer Kreiselbewegung aufgetragen wird. Beide Applikationen ermöglichen unter idealen Voraussetzungen eine hochwertige Falzverklebung.

Mehr Prozesssicherheit

Doch im modernen Produktionsprozess und im Zuge von Trends wie Multi-Material-Design und Leichtbau gibt es immer mehr Herausforderungen. Immer komplexere Fahrzeugdesigns und Bauteilgeometrien erfordern dynamischere Roboterbewegungen und erschweren die Zugänglichkeit zum Bauteil. Applikationslösungen müssen flexibel sein. Hier kann die Swirl-Applikation einige Vorteile bieten. Während der Applikationsabstand zum Bauteil bei der Raupenapplikation in der Regel dem Raupendurchmesser entsprechen muss, erlaubt das Swirl-Verfahren größere Abstände zum Bauteil von bis zu 50 Millimetern. Eine Änderung des Abstands wirkt sich nicht auf das Applikationsbild aus. Das vereinfacht die Roboterprogrammierung, erlaubt höherer Geschwindigkeiten und erleichtert die Zugänglichkeit gerade bei komplexen Geometrien.

Gleichzeitig bieten Swirl-Applikationen eine für Falzanwendungen optimierte Materialverteilung – die gleiche Materialmenge wird auf einer größeren Fläche gleichmäßig verteilt. Trotzdem ist die Applikation präzise und randscharf. Das wirkt sich positiv auf das Verpressen im Falzprozess aus. Moderne Swirl-Applikatoren bieten zudem die Möglichkeit, die Breite der Applikation präzise anzupassen. An Stellen, wo weniger Material benötigt wird, kann so das aufgetragene Volumen bei gleichbleibend hoher Auftragsqualität zielgenau reduziert werden. So lässt sich die Klebenaht perfekt an die geometrische Form des Flanschs anpassen. Das vermeidet Materialaustritt und Nacharbeit. Gleichzeitig reduziert sich der Materialbedarf.


Fazit

Falzklebeverbindungen sind eine der anspruchsvollsten Aufgaben im Karosserierohbau. Die Materialverteilung im Falz hat dabei große Auswirkungen auf die langfristige Qualität der Klebeverbindung. Fehler können Korrosion verursachen und führen zu einem hohen Aufwand an Nacharbeit. Eine Swirl-Applikation kann dem entgegenwirken und die Prozesssicherheit erhöhen. Die Einflussfaktoren auf die Qualität und Produktivität des Falzklebens sind jedoch vielfältig und erfordern eine umfassende Füge- und Prozesskompetenz. In den weltweiten Innovationszentren arbeitet Atlas Copco eng mit Kunden und Materiallieferanten zusammen – von der Applikationsentwicklung über Materialtests bis hin zur Prozessoptimierung und Qualitätssicherung.


Raupen- und Swirl-Applikator in einem

Moderne Fahrzeugdesigns erfordern zunehmend flexible Applikationslösungen. Der Applikator E-Swirl 2 AdX BIW der Produktlinie SCA von Atlas Copco meistert sowohl klassische Raupenapplikationen als auch Swirl-Applikationen mit gleicher Präzision.

Durch eine flexibel einstellbare Applikationsbreite und einen akkuraten Materialauftrag eignet sich der E-Swirl 2 AdX BIW besonders für Anwendungen im Bereich des Falzklebens.

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