Leichtbau stärkt Weltmarkt für Kleb- und Dichtstoffe

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Der Trend zu Leichtbau hält an. Damit werden vermehrt auch Klebstoffe zum zentralen Fügemittel. So soll der Weltmarkt für Kleb- und Dichtstoffe im Automobilbereich voraussichtlich bis zum Jahr 2021 auf 6,88 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Autobauer müssen aufgrund strenger Normen zur Energieeffizienz das Gewicht von Fahrzeugen reduzieren. Dadurch wird die Verwendung von Leichtbaumaterialien, wie etwa Kunststoffen, Verbundwerkstoffen und Aluminium, vorangetrieben. Neben dem steigenden Automobilabsatz in Asien und Lateinamerika wird dadurch die weltweite Nachfrage nach Kleb- und Dichtstoffen im Automobilbereich angekurbelt. Die höchste Durchschnittsmenge von Kleb- und Dichtstoffen pro Fahrzeug wird derzeit weiterhin in Europa und Nordamerika verbraucht.

Laut einer aktuellen Studie von Frost & Sullivan erwirtschaftete der Weltmarkt für Kleb- und Dichtstoffe im Automobilbereich im Jahr 2014 einen Umsatz von 3,61 Milliarden US-Dollar. Bis zum Jahr 2021 soll der Markt voraussichtlich auf 6,88 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Richtige Fügetechnik für Materialmix-Konzepte

"Kleb- und Dichtstoffe treffen in Montageanwendungen und im Karosseriebau auf vermehrtes Interesse, da die rasche Annahme von Aluminium und Verbundwerkstoffen in diesen Segmenten gute Verklebungs- und Abdichtungseigenschaften erfordert", sagt Frost & Sullivan Chemicals, Materials and Food Research Analyst, Ankit Mittal. "Diese Produkte sind äußerst begehrt, weil sie leichter zu handhaben sind, unterschiedliche Substrate miteinander verkleben können und im Vergleich zu herkömmlichen Schweißverfahren weniger kosten."

Da der Trend inzwischen zu intelligenten Leichtbaustrukturen mit vielfältigen Materialmix-Konzepten geht, kommt der richtigen Fügetechnik eine große Bedeutung zu. "Die Herausforderung in der Automobilproduktion besteht darin, die verschiedenen Werkstoffe durch die Fügetechnik miteinander in Verbindung zu bringen - Stahl mit Carbonfaser, Aluminium und Kunststoff. Innovative Fügeverfahren sind der Schlüssel zu leistungsfähigen Hybridbauweisen", sagt Dr.-Ing. Ulrich Eichhorn, VDA-Geschäftsführer, im Artikel "Multimaterialbauweise - Welche Herausforderungen bringt sie mit sich?" aus der ATZ 6-2015. Und dazu gehört auch das Kleben.

Doch Bequemlichkeit und Expertise in traditionellen Fügeverfahren, wie etwa Schweißen, Schraubenmuttern, Bolzen und mechanische Befestigungselemente, hätten laut Frost & Sullivan-Studie jedoch dazu geführt, dass bestimmte OEMs die Leistungsmerkmale von Kleb- und Dichtstoffen bisher ignoriert hätten. Manche OEMs seien sich der Kosten-Nutzen-Auswirkungen der Kleb- und Dichtstoffprodukte noch nicht bewusst. Wirtschaftliche Instabilität in Europa sei ein weiterer Faktor, der die Akzeptanz beeinflusse.

Safe Light Regional Vehicle

Dabei kann das Kleben als Fügemethode künftig einen entscheidenden Anteil bei der Realisierung von technischen Lösungen im Automotive-Bereich haben. Ein Beispiel dafür ist das Projekt Safe Light Regional Vehicle. Im Rahmen dieses Projekts haben Forscher des Instituts für Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart eine Prototyp-Karosserie aufgebaut, bei der Kleben eine zentrale Rolle spielt. Entwickelt wurde eine Karosseriestruktur in geklebter Metall-Monocoque-Bauweise, wie im Artikel "Leicht und crashsicher geklebt" aus der Adhäsion 1-2-2015 beschrieben wird.

Im Karosserie-Prototyp in Sandwichbauweise sind Decklagen aus Aluminium verbaut, im Kern findet sich zellulares Polyurethan. Zum Fügen wurde ein crashstabiler Strukturklebstoff sowie partielles Verschrauben verwendet. Nur bei der Ringstruktur und dem Überrollbügel wurde geschweißt. Ansonsten haben die Forscher beim DLR auf das Kleben gesetzt. Grund dafür war, dass die empfindlichen Strukturen, die Schaum beinhalten, wegen des Wärmeeintrags nicht geschweißt werden können.

Das Institut für Fahrzeugkonzepte des DLR verfolgt langfristig das Ziel, die Sandwichbauweise auf das gesamte Fahrzeug anzuwenden und einen fahrtüchtigen Technologiedemonstrator zu realisieren. Denn die Forscher sind davon überzeugt, dass in der Sandwichbauweise viel Potenzial liegt. Daher müssen aber auch Fertigungsverfahren angepasst und neue Fügeverfahren entwickelt und getestet werden - darunter auch das Kleben.