Mit den Worten „Lichtfixierung ist unsere Eintrittskarte für die Massenfertigung“ bringt Martin Böttcher, der bei Delo Industrie Klebstoffe als Produktmanager für zweikomponentige Klebstoffe verantwortlich ist, die praktische Seite von Delo Duopox auf den Punkt. Er betont, dass es sich hierbei um kein Produkt, sondern um eine Technologie handelt, die sich gleichermaßen für die hauseigenen Klebstoffe wie auch Vergussmaterialien eignet: „Als erstes Unternehmen weltweit können wir bei Zweikomponenten-Klebstoffen Curing-on-Demand anbieten. Damit ermöglichen wir es, mit Klebstoffen, die bisher in kleineren bis mittleren Stückzahlen zum Einsatz kamen, in die Massenfertigung zu gehen.“

Lichtfixierung als Add-on

UV-Acrylate waren bereits Teil des Delo-Portfolios an Klebstoffen. Mit der Lichtfixierung von 2K-Komponenten schließt der Klebstoff-Spezialist jetzt die Lücke.

Bild 1: UV-Acrylate waren bereits Teil des Delo-Portfolios an Klebstoffen. Mit der Lichtfixierung von 2K-Komponenten schließt der Klebstoff-Spezialist jetzt die letzte Lücke. Delo

Welche Bedeutung diese technische Entwicklung hat, erläutert Karl Bitzer: „Diese Neuentwicklung ist ein wirklicher Durchbruch, denn sie ist der letzte Baustein, der uns noch gefehlt hat; jedes andere Produkt unseres Portfolios gibt es bereits lichtfixierbar.“ Mit Blick auf die derzeit etwa 460 verfügbaren Klebstoffe betont der Gesamtleiter Produktmanagement bei Delo: „Sie kombiniert die Vorteile der Lichthärtung mit den Stärken von 2K-Produkten und Vergussmaterialien. Künftig brauchen Anwender nur noch eine Mischanlage und Lampen. Öfen, Energie sowie Platz in der Fertigung lassen sich einsparen – und damit ganz viel Zeit.“

Martin Böttcher geht noch weiter ins Detail: Delo nehme hierzu seine Basistechnologien und bringe die „Aushärtung auf Knopfdruck“ in Form von Lichtaushärtung noch zusätzlich zur Basistechnologie hinzu: „Wir wissen jetzt, dass wir die bisherigen Eigenschaften eines Klebstoffs durch das zusätzliche Einbringen der Lichtaushärtbarkeit nicht verschlechtern.“ Die Lichtfixierung gibt es so zu sagen in Form von „Curing on Demand“, wie Martin Böttcher es nennt.

Fixierzeit: 5 s statt über 20 Stunden

Stecken hinter der sekundenschnellen Lichtfixierung: Karl Bitzer, Gesamtleiter Produktmanagement, und Martin Böttcher, Produktmanager für zweikomponentige Klebstoffe.

Karl Bitzer, Gesamtleiter Produktmanagement, und Martin Böttcher, Produktmanager für zweikomponentige Klebstoffe, sind überzeugt: „Die Lichtfixierung ist unsere Eintrittskarte für die Massenfertigung.“ Alfred Vollmer

In der Praxis sieht das dann so aus, dass man eine Kehlnaht belichtet: Diese Kehlnaht sorgt für die notwendige Fixierung während des weiteren Fertigungsprozesses des Elektroniksystems. Die eigentliche Aushärtung erfolgt schließlich innerhalb der nächsten Tage bei Raumtemperatur in gewohnter Art und Weise. Je nach Prozess kann die Belichtungszeit mit einer 200-W-LED-Leuchte, die Delo ebenfalls im Programm hat, bei UV-Licht mit 400 nm wenige Sekunden, manchmal auch nur Sekundenbruchteile betragen, um die erwünschte Fixierung zu erzielen. Allerdings ist je nach Anwendung auch die Nutzung von längerwelligem Licht mit einer Wellenlänge von 460 nm möglich, wenn die Anwendung beispielsweise transluzent sein soll.

Hybrider Klebstoff

Schlüsselelement bei der Lichtfixierung ist ein Hybrid-Molekül, das sich zusätzlich zu den normalen Epoxy-Härter-Ketten vernetzt.

Bild 2: Schlüsselelement bei der Lichtfixierung ist ein Hybrid-Molekül, das sich zusätzlich zu den normalen Epoxy-Härter-Ketten vernetzt. Delo

Möglich wird diese 2K-Lichtfixierung durch die hybriden Eigenschaften des Klebstoffs, an dessen Basiskern zusätzlich noch ein lichthärtender Rohstoff angebunden ist. Es kommt somit quasi zu einer doppelten Vernetzung (siehe Bild 2) innerhalb eines einheitlichen polymeren Netzwerks. Kilian Raucheisen, der als Gruppenleiter mit seinem Team die neue Duopox-Technologie entwickelt hat, erklärte im Gespräch mit all-electronics, dass nicht Simulationen und KI zum Erfolg geführt hätten, sondern „Try & Gefühl“, wie er es nennt – und zwar über einen Zeitraum von mehr als vier Jahren hinweg.

Bildergalerie
Stephanie Lizak stellt den zweikomponentigen Epoxidharzklebstoff Delo-Duopox DB8989 im hauseigenen Schulungslabor vor. Die Lichtfixierung erhöht die Taktzeiten im Fertigungsprozess.
Die Verarbeitung des mit einer Hybridchemie zugesetzten 2K-Klebstoffs ist serientauglich.
Bereits nach wenigen Sekunden Belichten sind die Bauteile so stark gegen Verrutschen geschützt, dass sich die gesamte Baugruppe sofort weiterverarbeiten lässt.
Beachtlich: Nach 5 Sekunden Belichtung beträgt die Fixierfestigkeit  bei einer Intensität von 1000 mW/cm² bereits 1 N/mm².
Klappt nicht nur im Labor: Bereits nach wenigen Sekunden Belichten sind die Bauteile so stark gegen Verrutschen geschützt, dass sich die gesamte Baugruppe sofort weiterverarbeiten lässt
Auch für Vergussmaterialien eignet sich die Hybridchemie, wie Stephanie Lizak anschaulich demonstriert.
Im Versuchslabor wurde die Wirkweise der Hybridchemie am Beispiel einer Vergussmasse vorgeführt.
Während der Belichtung ensteht zügig eine Sperrschicht, die verhindert, dass die Vergussmasse aus dem Behältnis ausläuft.
Praxisbezogener ist diese elektronische Baugruppe, die ebenfalls flott mit der Lichtfixierungs-Technik arretiert ist.

Duopox in der Praxis

Bereits nach wenigen Sekunden Belichten sind die Bauteile so stark gegen Verrutschen geschützt, dass sich die gesamte Baugruppe sofort weiterverarbeiten lässt. So beträgt die Fixierfestigkeit nach 5 s Belichtung bei einer Intensität von 1000 mW/cm² bereits 1 N/mm².

Die sichere Endaushärtung – inklusive Schattenzonen – erfolgt anschließend wie bei herkömmlichen 2K-Produkten bei Raumtemperatur oder beschleunigt in typischerweise 60 Minuten bei 80 °C. Die erste Option dürfte für die meisten Anwender interessanter sein, da in diesem Fall Investitions- und Energiekosten für das Warmhärten entfallen, Platz in der Fertigung gespart sowie Takt- und Durchlaufzeiten extrem verkürzt werden. Indem Dosieren, Fügen und Lichtfixieren weniger als eine Minute benötigen, kann der nächste Fertigungsschritt deutlich schneller als bislang nach 15 bis 90 Minuten starten.

Darüber hinaus vereinfacht die neue Technologie die Logistik für Anwender spürbar, da die Produkte nicht gekühlt transportiert oder gelagert werden müssen. Zudem erlaubt die 12-monatige Haltbarkeit mehr Flexibilität in der Fertigung wie auch den Einsatz größerer und damit wirtschaftlicherer Gebinde.

Gerade im Automobilbereich dienen Klebstoffe dem Schutz von Bauteilen wie etwa Sensoren.

Gerade im Automobilbereich kommen Klebstoffe zum Einsatz und dienen Vergussmaterialien dem Schutz von Bauteilen wie etwa Sensoren. Delo

„Delo Duopox DB8989 bietet gute Festigkeiten auch unter Temperatur- und Feuchtigkeitseinfluss“, erklärt Martin Böttcher. So erreicht der Klebstoff auf Aluminium eine Zugscherfestigkeit von 28 MPa und behält diesen Wert auch bei im Automobilbereich geforderten Alterungssimulationen, zum Beispiel nach 500 Stunden Lagerung bei 85 °C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit oder bei 150 °C. Daher eignet er sich für strukturelle Klebungen, zum Beispiel von Seltenen-Erden-Magneten in Elektromotoren. Darüber hinaus kommt das Produkt dank seiner niedrigen Ausgasung und des geringen Schrumpfs selbst für optoelektronische Anwendungen wie Kameras in Frage.

Zweikomponentige Klebstoffe sind bekannt für gute Festigkeit, zuverlässiges Aushärten bei Raumtemperatur, gute chemische Beständigkeit und eine einfache Logistik. Für viele hochvolumige Anwendungen galt die lange Zeit bis zum Erreichen der Anfangsfestigkeit allerdings als großer Nachteil – bis jetzt. Für die Zukunft plant Delo die Entwicklung zahlreicher weiterer 2K-Produkte mit Lichtfixierung, darunter auch Vergussmassen für den Sensorik-Bereich.