Verklebung eines Magnetrings für das 8-Gang-Automatgetriebe 8HP der ZF Getriebe GmbH
DELO und MS-Schramberg entwickeln Klebeverbindung für Magnetträger
Rekordpreise für Kraftstoffe und die globale Erderwärmung in Folge von erhöhtem CO2-Ausstoß bewirken eine rasante Entwicklung im Bereich kraftstoffeinsparender Lösungen. Gerade in der Autonation Deutschland sind hier die Hersteller gefordert.
Ein Vorreiter ist ZF mit seinem neuen 8-Gang-Automatikgetriebe. Gegenüber dem ZF-6-Gang-Automatikgetriebe der zweiten Generation werden sechs Prozent Krafftstoff eingespart, im Vergleich zu dem heute noch dominierenden 5-Gang-Automatikgetriebe sind es sogar 14 Prozent.
Dabei werden im neuen 8-Gang-Automatikgetriebe 8 HP der ZF Getriebe GmbH Magnetringe der MS-Schramberg Magnet und Kunststofftechnik eingesetzt. Hierbei war die Verbindungstechnik zwischen Getriebe- und Magnetring eine besondere Herausforderung. In Zusammenarbeit zwischen der MS-Schramberg Magnet und Kunststofftechnik, dem Industrieklebstoffhersteller DELO und ZF wurde die Problemstellung gelöst. DELO entwickelt und produziert maßgeschneiderte Industrieklebstoffe. Die MS-Schramberg ist seit über 40 Jahren einer der führenden Hersteller von Permanentmagneten und Baugruppen in Europa.
In diesem System wird ein kunststoffgebundener Magnetring in einen Aluminiumhaltering, mit einem hochfesten Epoxidharz von DELO zum Geberringsystem (Baugruppe) verklebt.
Mit dem Kunden Hand in Hand
Zu Beginn des Projekts wurden die Rahmenbedingungen wie beispielsweise Bauraumverhältnisse, mechanische und magnetische Anforderungen besprochen. Zusätzlich wurde über notwendige Tests für die Qualifizierung und die Umgebungsbedingungen diskutiert. An Hand dieser ersten Angaben kann eine Vorauswahl für Magnetwerkstoff und mögliches Herstellungsverfahren getroffen werden. Zur Auswahl stehen generell Hartferrit- und Seltenerdmagnete, entweder kunststoffgebunden oder gesintert.
Die einfache und sichere Befestigung der Magnetringe im Getriebe war eine große Herausforderung. Eine direkte Verbindung zwischen Magnetring und Getriebebauteilen kann auf Grund der hohen Sprödigkeit der Magnete nicht erfolgen. Somit musste ein geeigneter Haltering, welcher die Belastungen im Getriebeverbund aufnehmen kann, verwendet werden.
Klebstoff als geeignete Fügetechnologie
„Für die Verbindung von Magnetring und Haltering kam für uns lediglich die Klebetechnik als Fügetechnologie in Frage“, so Dietmar Schwegler. „Ein Magnet ist sehr spröde – die Verbindung des Magnetrings mit dem Haltering funktioniert daher nicht über einfache formschlüssige Verfahren (z. B. Bördeln), sondern nur über die Klebetechnik.“
Die Belastungen in einem Getriebe sind enorm. So muss ein Geberringsystem im Getriebe Temperaturen zwischen -40°C und +180°C, sowie Drehzahlen von bis zu 10.000 Umdrehungen pro Minute standhalten. Zusätzlich kommen erschwerende Einflüsse wie beispielsweise Getriebeöl, Vibrationen und Stöße im Antriebsstrang. Sollte ein Geberringsystem ausfallen, würde das komplette Getriebe ausfallen und das Fahrzeug müsste zurück in die Werkstatt. „Bei der Vorgängergeneration haben wir bis heute eine Ausfallrate von 0%.“, so Dietmar Schwegler weiter.
Bei der Entwicklung und Umsetzung geeigneter Verbindungsmöglichkeiten zwischen Haltering und Magnetring wird ein Entwicklungspartner eingeschaltet – in diesem Projekt der Industrieklebstoffhersteller DELO. Dieser unterstützt mit seinem Wissen zur Klebstoffauswahl und den jeweiligen Klebstoffeigenschaften. „Als Klebstoffhersteller schlagen wir nicht nur geeignete Klebstoffe vor, sondern führen auch gemeinsame Grundsatzuntersuchungen und Qualifikationsprüfungen an der Baugruppe durch.“, so Thomas Bauer, zuständiger Vertriebsingenieur bei DELO. „Unser Epoxidharz musste im angeführten Beispiel zahlreiche Tests bestehen.“ Hierunter fallen besonders Temperaturtests auf Grund der stark geografisch unterschiedlichen Einsatzorte der Getriebe: Temperaturwechselprüfung in Luft, in Öl, zahlreiche Medienbeständigkeitsprüfungen, sowie mechanische Schockprüfungen
Schlussendlich wurde ein hochfestes Epoxidharz aus der Produktgruppe DELO-MONOPOX ausgewählt. Diese einkomponentigen Epoxidharzklebstoffe haben sich in den unterschiedlichsten Einsatzgebieten auf Grund ihrer guten Haftung, sowie den ausgezeichneten mechanischen und elektrischen Eigenschaften bewährt. Sie sind warmhärtende, lösungsmittelfreie Reaktionsharzmassen und gelten als hochsicher. Durch die zusätzlich starke Medien- und Temperaturbeständigkeit ist die Funktion auch bei hochbeanspruchten Anwendungen, wie beispielsweise im Fahrzeugbau gegeben.
Fertigungsprozess
Der ausgewählte Klebstoff wurde in entsprechenden Tests qualifiziert und für den komplett automatisierten Fertigungsprozess der MS-Schramberg freigegeben. Eine ideale Haftung setzt voraus, dass alle zu verklebenden Komponenten vorbehandelt werden. Der Aluminiumhaltering wird direkt beim Vorlieferanten entfettet und mit einer definierten Oberflächenenergie angeliefert. Der kunststoffgebundene Magnetring wird von der MS-Schramberg selbst hergestellt. Die entfetteten Aluminiumhalteringe werden der Fertigungslinie zugeführt und „inline“ – also direkt innerhalb des Fertigungsprozesses – werden die Klebeflächen mit Hilfe eines Laser für die spätere Verklebung vorbehandelt. Durch ein atmosphärisches Plasma wird die Oberfläche des Magnetrings, ebenfalls „inline“, aktiviert. Nachdem beide Komponenten oberflächenbehandelt wurden, erfolgt die Klebstoffauftragung durch eine Hobbockentnahme mit Hilfe einer volumetrischen Dosiertechnik. Die Aushärtung des Klebstoffs erfolgt in einem Durchlaufofen, nach Paternosterprinzip. Eine Prüfung der magnetischen Eigenschaften erfolgt in der nächsten Zelle. Hier wird die Baugruppe zusätzlich mit einem Datamatrixcode beschriftet, damit eine eindeutige Rückverfolgbarkeit besteht. Der gesamte Fertigungsablauf ist automatisiert. Hierbei verwendet die MS-Schramberg ein Zellenkonzept, welches hochautomatisierte Abläufe, mit einer individuellen Nutzung einzelner Prozesse realisiert.
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Datum: 04.07.2013 - 15:21 Uhr
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