Geklebt, hält und läuft...

Technik

Klebstoffe – Elektromotoren haben strenge Vorschriften einzuhalten, um energieeffizient zu sein. Innovative Klebstoffe halten sie dazu im Inneren effektiv und zuverlässig zusammen.

18. April 2011

Auch miniaturisierte Elektromotoren unterliegen der aktuellen EU-Richtlinie, die seit 2009 fordert, dass nur noch energieeffiziente Drehstrommotoren und elektrische Antriebe im Einsatz sind. Ziele sind Energie zu sparen und die Umwelt zu schonen. Effizienz bedeutet in diesem Zusammenhang auch, dass bei kleineren Motoren die Energiedichte bei steigenden Temperaturen immer höher wird. Dadurch muss ein immer höherer Spannungsausgleich zwischen den einzelnen Werkstoffen erfolgen.

Klebstoffe können hier einen wertvollen Beitrag leisten, da sie einzelne Bauteile, auch aus unterschiedlichen Werkstoffen, gewichtssparend und gleichzeitig spannungsausgleichend miteinander verbinden. Die Anwendungsbereiche für Klebstoffe im Elektromotorenbereich sind vielfältig: Sie eignen sich für das Einkleben eines Stators in ein Gehäuse oder das Verkleben von Magneten. Die Oberfläche der Magnete wird üblicherweise vor Korrosion geschützt. Daher ist die Oberfläche normalerweise passiviert, lackiert, vernickelt, verchromt oder auf andere Weise geschützt. Elektromotoren kommen in verschiedensten Anwendungen vor: vom Automobil über die Zahnbürste bis hin zu Aufzugmotoren.

Die alternative Fügetechnik »Schrumpfen« ist auch geeignet, allerdings ist dies bei hohen Temperaturdifferenzen eher schwierig, da hohe Spannungen auftreten und das Bauteil reißen kann. Als geeignete Alternativen haben sich hier das »Kleben« beziehungsweise die Verbindung beider Techniken im Rahmen des »Schrumpfklebens« bewährt. Der Hauptvorteil des Klebens liegt im beschriebenen Spannungsausgleich sowie der Schlagzähigkeit und Zuverlässigkeit.

Einkomponentige Epoxidharze, die durch Wärme aushärten, werden vor allem bei temperaturbeständigen Bauteilen, die im Ofen ausgehärtet werden können, eingesetzt. Aufgrund des Aushärtens auch in hohen Schichtdicken sind sie sehr gut bei spaltüberbrückenden Einsätzen geeignet. In vielen Anwendungen erlauben jedoch die Bauteile keine Ofenhärtung.

Die neue Generation dualhärtender ML-Klebstoffe von Delo aus Windach eignet sich für Bauteile, die keiner Ofenhärtung standhalten: Sie härten anaerob bei Raumtemperatur oder durch Bestrahlung mit Licht im geeigneten Wellenlängenbereich aus. Mit Hilfe von Licht kann der aus dem Fügespalt ausgetretene Klebstoff innerhalb weniger Sekunden aushärten.

Somit werden die Teile handfest und sind leicht weiterzuverarbeiten. Die Klebstoffaushärtung in Schattenzonen erfolgt anaerob mit Metallkontakt – ohne Warmhärtungsschritt. Damit werden die Bauteile keinen hohen Temperaturen ausgesetzt und ein oft aufwendiger und teurer Prozessschritt entfällt. Darüber hinaus weisen die neuen Produkte eine sehr gute chemische Beständigkeit gegen Öl, Benzin oder Diesel auf.

Motoren zuverlässig kleben

Einsatz findet der neue dualhärtende Klebstoff Delo-ML DB135 bereits beim Motorenentwickler und -hersteller EBM-Papst. »Mit diesem Klebstoff verbinden wir in unseren Elektromotoren den Stator aus Stahl mit einem Aluminiumgehäuse«, sagt Daniel Rauer von EBM-Papst. »Wir haben uns für den Klebstoff entschieden, weil er bessere Festigkeiten bei den Drehmomentversuchen aufwies als der bisher verwendete.« Der Motor wird in der neuen modularen Antriebsbaureihe ECI eingesetzt. Diese hochpoligen Antriebe erzielen aus kleinem Bauraum ein hohes Drehmoment.

Aber auch bei hohen Drehmomenten erreicht der ML DB135 eine sichere und dauerfeste Verbindung. Zudem wird der Klebstoff auch für Automotive-Anwendungen qualifiziert, in denen neben den auftretenden Kräften auch ein hoher Temperaturgang abzudecken ist. Bei Temperaturen von –40 bis 150 Grad Celsius entstehen große Spannungen aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Metalle. »Unser neuer spannungsausgleichender Klebstoff bietet hier einen Vorteil gegenüber marktüblichen nicht flexibilisierten anaeroben Klebstoffsystemen«, sagt Thomas Bauer, Vertriebsingenieur bei Delo.

Um zu testen, ob die neuen Klebstoffe den Anforderungen standhalten, gab es zahlreiche Tests in den Delo-Labors sowie beim Kunden. Die verklebten Elektromotoren wurden in Temperaturwechseltests gealtert. Die Wahl fiel auf den Klebstoff Delo-ML DB135. Er kombiniert eine Reißdehnung von 30 Prozent mit einem Temperatureinsatzbereich bis 180 Grad Celsius. Er weist höhere Auspresskräfte auf und haftet auf glatten Metalloberflächen, wodurch sich ein aufwendiger Fertigungsschritt zum Aufrauen der Fügefläche einsparen lässt.

Weitere Vorteile von Delo-ML DB133 und DB135 gegenüber anderen herkömmlichen anaeroben Klebesystemen ist die Option der zusätzlichen Lichthärtung: Selbst undurchstrahlbare Bauteile können mittels geeigneter UV-Lampen in wenigen Sekunden fixiert werden, wenn überschüssiger Klebstoff in Form einer Kehlnaht hervorquillt und einer Lichtquelle zugänglich ist. Die Bauteile müssen dann nicht fixiert werden, um eine Dejustage zu vermeiden, bis die eigentliche, für die Verbundfestigkeit notwendige, anaerobe Aushärtung abgeschlossen ist.

Die neuen Klebstoffe zeigen eine gute Adhäsion auf blanken Metallen. Dies macht ein Aufrauen der Oberflächen oder das Einfräsen von Rillen überflüssig. Weitere Einsatzgebiete sind Schraubensicherungen, Magnetverklebungen, Elektromotorverklebungen oder Bauteilfixierung.

Erschienen in Ausgabe: 03/2011