Basis eines jeden Dosierprozesses sind das Medium und die Anwendung. Nach erfolgreicher Auswahl eines Mediums gilt es, dieses mit hoher Wiederholgenauigkeit zu dosieren, aufzutragen oder abzufüllen und dabei Prozesssicherheit zu garantieren. Zum Umsetzen solcher Anwendungen sind diverse Faktoren bei der Auswahl der Dosiertechnik zu betrachten, besonders wenn es um das Handling abrasiver Medien geht.

Das Handling abrasiver Medien stellt besondere Anforderungen an die Dosiertechnik. Viscotec-Dosierpumpen bedienen abrasive Anwendungen etwa in der Automobil-, Elektronik- oder Halbleiterindustrie.

Das Handling abrasiver Medien stellt besondere Anforderungen an die Dosiertechnik. Viscotec-Dosierpumpen bedienen abrasive Anwendungen etwa in der Automobil-, Elektronik- oder Halbleiterindustrie. Viscotec

Dosiersysteme lassen sich in zwei unterschiedliche Funktionseinheiten gruppieren: Dosierventile und Dosierpumpen. Dosierventile können mit Druck-Zeit-, volumetrischer oder gravimetrischer Zuführung erfolgen, wohingegen Dosierpumpen in rotierende und oszillierende Systeme unterscheiden sind. Eine oszillierende Pumpe befördert das Medium durch Vergrößern und Verkleinern der Kammervolumen. Typische Beispiele hierfür sind Kolben- oder Membranpumpen. Dosierkomponenten bei rotierenden Systemen dagegen verdrängen ein immer gleichbleibendes Volumen.

Von der Materialauswahl zur Beschaffung

Viscotec bringt in allen Dosieranwendungen das Endloskolben-Prinzip der Exzenterschneckenpumpe zum Einsatz. Diese Art der rotierenden Verdrängerpumpe fördert das Medium in einem in sich geschlossenen Kammervolumen. Durch die Kombination aus einem Rotor aus gehärtetem Edelstahl und einem weichen Elastomer-Stator lassen sich beispielsweise auch hochgefüllte Medien schonend dosieren und fördern. Die Dichtlinie zwischen Rotor und elastischem Stator erzeugt minimale Scherung auf das Medium und sorgt zugleich für eine Dichtheitsreserve ohne Ventil. Dadurch lassen sich sogar abrasive Medien mit Partikeln hoher Kornhärte ohne erhöhten Verschleiß volumetrisch exakt auf ein Bauteil dosieren. Jedoch ist bei der Auswahl der richtigen Pumpenvarianten eine Reihe von Kriterien zu beachten. Nachfolgend beantwortet Viscotec wesentliche Fragen zur Dosierung abrasiver Medien.

Fünf Fragen und fünf Antworten

Vor der Anschaffung neuer Dosiertechnik gilt es, sich ausführlich über die Anforderungen der Anwendung und die Eigenschaften des Mediums zu informieren. Besonders das Handling abrasiver Medien stellt spezielle Anforderungen. In diesem Einkaufsführer beantwortet Viscotec fünf Fragen, die vor dem Erwerb von Dosiertechnik unbedingt zu klären sind.

1. Welche Kriterien müssen vor der Beschaffung der Dosiertechnik festgelegt sein?

Vor der Auswahl der Dosiertechnik ist es notwendig, Kontakt mit dem Hersteller des zu applizierenden Mediums aufzunehmen. Das Medium lässt sich entweder über diesen Weg für einen Prozess spezifizieren oder ist bereits zuvor durch den Endkunden vorgegeben. In jedem Fall sind Angaben wie Viskosität, Dichte und Füllstoffanteil ebenso relevant wie Topfzeit, Art der Vernetzung und das Mischungsverhältnis für zweikomponentige Anwendungen. Auch das rheologische Verhalten des Mediums spielt eine wesentliche Rolle und unterliegt diversen Einflussgrößen wie Art, Höhe und Dauer einer Belastung sowie der Verarbeitungstemperatur.

Vor allem nichtnewtonsche Fluide erfordern viel Know-how in der Anwendung und Verarbeitung, da die Viskosität während des Dosierprozesses variieren kann. Nach der Auswahl des Mediums sind die Gebindegrößen der anzuliefernden Behälter zu hinterfragen, besonders wenn eine Materialentnahme direkt aus den Liefergebinden erfolgen soll.

Schnittmodell des RD-EC-Dispensers: Der ventillose Systemaufbau mit umlaufender Dichtlinie verhindert ein selbstständiges Ausfließen des Mediums.

Schnittmodell des RD-EC-Dispensers: Der ventillose Systemaufbau mit umlaufender Dichtlinie verhindert ein selbstständiges Ausfließen des Mediums. Viscotec

2. Welche Grundkomponenten soll der Dosierprozess beinhalten?

Als Systemanbieter nimmt Viscotec Abstand vom Verkauf einzelner Komponenten, sondern legt maßgeblich Wert auf einen abgestimmten, funktionsfähigen Prozess, der in enger Abstimmung mit den Kunden technisch definiert wird. Der nächste Schritt ist die Spezifikation der Komponenten des Dosierprozesses, die sich je nach Anwendung in Materialzuführung, Materialaufbereitung und Dosierung gliedern lassen. Die Materialzuführung kann aus beliebigen Gebinden wie Kartusche, Dose, Hobbock oder Fass erfolgen und sorgt für eine prozesssichere Entnahme ohne Lufteintrag ins Medium. Eine Materialaufbereitung ist notwendig, falls das Medium von Grund auf Lufteinschlüsse enthält, zur Sedimentation von Füllstoffen neigt oder lediglich kontinuierlich zuzuführen ist. Abhängig von diesen Anforderungen puffern, zirkulieren, homogenisieren oder entgasen die Materialaufbereitungsanlagen das Fluid.

Das Herz des Prozesses stellt die Dosierung dar. Die Dosierung kann lediglich ein Medium beinhalten, aber auch vor der eigentlichen Applikation zwei Komponenten miteinander vermischen. Insbesondere die Angabe zu geforderten Taktzeiten, benötigten Dosiermengen, Auftragsart und Umgebungstemperatur sind für den Auftrag von Bedeutung. Auch die erforderliche Dosier- und Wiederholgenauigkeit der Anwendung ist zu ermitteln.

3. Welche Informationen sind zum Auslegen der Dosiertechnik erforderlich?

Medium mit Partikel im Endloskolben-Prinzip, das bei Viscotec auch in den Materialentnahme- und Aufbereitungssystemen zur Anwendung kommt.

Medium mit Partikel im Endloskolben-Prinzip, das bei Viscotec auch in den Materialentnahme- und Aufbereitungssystemen zur Anwendung kommt. Viscotec

Nachdem alle Informationen zum Material, den Liefergebinden und den Parametern der Anwendung vorhanden sind, werden in einem individuellen Beratungsgespräch mit einem Viscotec-Vertriebsmitarbeiter noch offene Detailfragen besprochen. Dazu zählen beispielsweise die benötigten Schläuche, Adapter und Anschlüsse der Dosierkomponenten. Hier gilt es, räumliche Restriktionen im Endprozess ebenso zu beachten wie die mechanische Befestigung der Komponenten. Signalzugänge an die Steuerung und elektrische Anschlüsse stellen einen weiteren wichtigen Aspekt in diesem Detailierungsschritt dar. Dabei ist eine halbautomatisierte Standalone-Lösung mit Viscotec-Steuerung ebenso realisierbar wie eine vollautomatisierte Ansteuerung per übergeordneter SPS – sei es über Profibus, Profinet oder digitale I/O.

Bei besonders anspruchsvollen Dosieraufgaben können in Abstimmung mit den Kunden Vorversuche im hausinternen Technikum erfolgen, die wichtige Erkenntnisse zum Prozess liefern und letzte Zweifel der Kunden tilgen. Basierend auf diesen Informationen wird im Anschluss eine kundenspezifische Lösung ausgearbeitet und ein individuelles Angebot unterbreitet.

4. Was sind die technischen Herausforderungen bei der Dosierung abrasiver Medien?

Viscotec bietet ein breites Portfolio verschiedener Elastomere, die abhängig vom Medium und dessen mechanischer Aggressivität einsetzbar sind. Über einen mehrstufigen Qualifizierungsprozess gilt es daher, das richtige Elastomer für den Stator zu spezifizieren, um die Standzeit trotz mechanischer Belastung deutlich zu erhöhen. Darüber hinaus ist darauf zu achten, die Reibung der Partikel im Medium gegen die Dosierkomponenten so gering wie möglich zu halten. Durch die Anpassung eines vergleichsweise geringen Volumenstromes lässt sich der Verschleiß sowohl am Rotor als auch am Stator deutlich verringern. Hohe Strömungsgeschwindigkeiten sind demnach ebenso zu vermeiden wie abrupte Umlenkungen oder enge Spalten in der Dosierpumpengeometrie.

Diese Maßnahmen steuern einer so genannten Kavitation in der Dosierpumpe entgegen. Ebenso verhindern kurze Zuleitungen mit großem Durchmesser die Bildung hoher Gegendrücke und reduzieren dadurch die Reibung an der Innenseite der Leitung. Um eine Blockierung der Partikel in der Dosiernadelspitze zu verhindern, sollte eine konische Dosiernadel zum Einsatz kommen, deren Durchmesser sich am größten Kornquerschnitt orientiert.

Checkliste für die beschaffung der Dosiertechnik

  • Welches Medium ist zu dosieren? Welche spezifischen Eigenschaften hat das Fluid?
  • In welchen Gebinden liegt das Medium vor?
  • Muss das Medium zugeführt, aufbereitet und/oder dosiert werden?
  • Liegen alle Angaben zum Dosierprozess vor?
  • Sind Vorversuche im Technikum aufgrund hoher technischer Anforderungen notwendig?
  • Sind alle mechanischen Details geklärt? (Schlauchlängen, Anschlüsse, Adapter, Befestigungen)
  • Sind alle elektrischen Details geklärt? (Signalaustausch, elektrische Anschlüsse, Schnittstellen)
  • Sind sämtliche Kriterien für die Dosierung abrasiver Medien hinreichend beachtet?

5. Wo kommen Viscotec-Dosierpumpen mit abrasiven Medien bereits zum Einsatz?

Dispenser der RD-EC Reihe dosieren Mengen von einigen Mikrolitern bis zu größeren Millilitermengen als Punkt-, Raupenauftrag oder Verguss und lassen sich in nahezu alle Achs- und Robotersysteme integrieren.

Dispenser der RD-EC Reihe dosieren Mengen von einigen Mikrolitern bis zu größeren Millilitermengen als Punkt-, Raupenauftrag oder Verguss und lassen sich in nahezu alle Achs- und Robotersysteme integrieren. Viscotec

Viscotec-Dosierpumpen kommen bereits seit 20 Jahren bei abrasiven Anwendungen etwa in der Automobil-, Elektronik- oder Halbleiterindustrie zum Einsatz. Eine spezielle Anwendung in der Automobilindustrie ist beispielsweise der Auftrag einer abrasiven Wärmeleitpaste auf eine Magnetspule. Nach Justierung aller relevanten Dosierparameter wie des Mischungsverhältnisses und der Topfzeit vermengt ein zweikomponentiger Dispenser die Paste in einem statischen Mischer. Im Anschluss daran wird das homogen vermischte Medium, bestehend aus Grundmasse und Aktivator, in einer definierten Menge und mit einer Dosiergenauigkeit von 99 Prozent auf das Bauteil appliziert. Die dosierte Masse härtet anschließend auf dem Bauteil aus und steht nach kurzer Zeit für den nächsten Produktionsschritt bereit.

Weitere abrasive Anwendungen, die Viscotec bereits bedient, sind der Auftrag von Lotpaste, Flussmittel, abrasiven Klebstoffen und Gapfillern in verschiedenen Industrien.