E-Mobilität:

M?glichkeiten der Kleb- und Dichtstoffapplikation in der Batteriemodul- und Batteriepackfertigung

Bei SM Klebetechnik haben Studentinnen und Studenten die M?glichkeit, eine praxisbezogene Forschungsarbeit f?r ihren Bachelor- oder Master-Abschluss zu erstellen. In diesem Jahr hat sich Tobias Palmen, Student Wirtschaftsingenieurwesen Fachrichtung technischer Vertrieb im Bereich Maschinenbau FH Aachen, in seiner Bachelorarbeit mit dem Thema “Kleben und Dichten in der Batteriemodul- und Batteriepackfertigung (E-Mobilit?t)” auseinandergesetzt. Im Rahmen der Forschungsarbeit in unserem hauseigenen Technikum wurde ein hochviskoses Butyl mittels unseres Spindelfassschmelzers GX 78 und des Pumpenauftragskopfs KP 81 bei der Batteriemodul- und Batteriepackfertigung appliziert. Die Versuche best?tigen die Praxistauglichkeit unserer Anlagen:

Das Abdichten der Batterie f?r die Anwendung in der E-Mobilit?t ist ein wichtiger Prozessschritt in der Fertigung. Die pr?zise Applikation des Dichtstoffes sch?tzt einerseits das Innenleben des Batteriepacks vor Umwelteinfl?ssen und andererseits die Passagiere vor Gasen oder anderen Giftstoffen, die bei einem Defekt des Batteriepacks austreten k?nnen. Die Dichtstoffe auf Butylbasis, die f?r die Abdichtung der Batteriedeckel verwendet werden, haben neben einer luft- und gasabdichtenden Wirkung auch eine hohe Resistenz gegen?ber Umwelteinfl?ssen wie Salz, Steinschlag oder auch Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Oft hat man es mit Dichtstoffviskosit?ten von 1,5 – 3 Mio. mPa*s zu tun. Bei der Applikation dieser hochviskosen Dichtstoffe ist es trotz der hohen Viskosit?t wichtig, eine homogene Applikation in einem reproduzierbaren Prozess zu gew?hrleisten, um eine vollfl?chige Dichtwirkung zu erzielen. Zudem m?ssen Prozess- und Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 400 mm/s realisierbar sein, um den Taktzeiten in der Automobilindustrie gerecht zu werden.

SM Klebetechnik: Anlagen erf?llen breites Anforderungsspektrum bei der Batteriepackabdichtung
Durch erste Anwendungen im Bereich der Batteriepackabdichtung konnte die Anlagentechnik von SM Klebetechnik auf die Anforderungen in diesem Bereich optimiert werden. Das Ergebnis daraus ist eine anwendungsorientierte Applikationsl?sung, die das breite Anforderungsspektrum der Batterieabdichtung erf?llt. F?r die Butylapplikation hat sich der Pumpenauftragskopf KP 81 von SM Klebetechnik mit seiner kopfseitig verbauten Zahnradpumpe bew?hrt. Mit dem Raupenmodul ist es durch einfaches Wechseln der Applikationsd?se m?glich, verschiedene Raupengeometrien zu applizieren. Dabei sind sowohl Rundraupen mit Durchmessern von bis zu 20 mm als auch andere Raupengeometrien wie beispielsweise eine Rechteck- oder Dreiecksraupe realisierbar.

Durch die integrierte Zahnradpumpe und der dadurch sehr kurzen Regelstrecke zwischen D?senausgang und Pumpe ist eine pr?zise Applikation mit minimalen Druckschwankungen w?hrend des Auftrags m?glich. Weiterhin gew?hrleistet ein vorne abschlie?endes Nadelventil ein sauberes Start-Stopp-Verhalten ohne Fadenzug ?ber das Bauteil.

F?r das Aufschmelzen und Pumpen von hochviskosen Dichtstoffen werden in den g?ngigsten F?llen Fassschmelzer f?r 20 oder 200 Liter Gebinde verwendet. Dabei ist neben der Schmelzleistung auch eine entsprechende Stempelkraft des Fassschmelzers notwendig, um einen kontinuierlichen Massenfluss und optimalen Pumpenzulauf sowie F?llgrad zu erreichen. Durch ihren Spindelantrieb sind die Spindelfassschmelzer GX 78 von SM Klebetechnik in der Lage, diese hochviskosen Materialien mit einer hohen Austragsmenge zu schmelzen und zu f?rdern. Bei der Verarbeitung des Hei?butyls liegt die Austragsmenge des Spindelfassschmelzers bei der sechsfachen Menge (107 kg/h zu 16,8 kg/h) des pneumatischen Fassschmelzers. Grund daf?r ist neben der Stempelkraft von bis zu 130.000 N auch die Hochleistungsschmelzplatte. Diese Schmelzplatten zeichnen sich durch eine Heizleistung von 19,5 kW und einer str?mungsoptimierten Materialf?hrung aus.

Versuche im Technikum best?tigen die Praxistauglichkeit
Im Rahmen der Abschlussarbeit konnten Versuche mit einem f?hrenden Kleb- und Dichtstoffhersteller im hauseigenen Technikum von SM Klebetechnik realisiert werden. Dabei wurde ein hochviskoses Butyl mittels des Pumpenauftragskopfes KP 81 und des Fassschmelzers GX 78 in Raupenform appliziert. Die Versuche best?tigten die Praxistauglichkeit der Anlagentechnik, ebenso die R?ckmeldung des Partners:

“Die Tests fanden im Technikum von SM Klebetechnik in Heinsberg statt. Das Unternehmen besch?ftigt rund 60 Mitarbeiter und ist aufgrund seiner Gr??e ein sehr flexibler und aktiver Partner f?r uns.

Nach kurzer Zeit konnte mit dem Spindelfassschmelzer 200L GX7882 problemlos eine saubere Siegelnaht aufgebracht werden. Nach Einstellung der Parameter konnte auch ein simulierter Abschnitt mit engem Radius erfolgreich appliziert werden. Durch die Auswahl verschiedener D?sen und weiterer Maschineneinstellungen k?nnen nahezu alle Anforderungen hinsichtlich Einspritzmenge, Geometrie, Auftragsgeschwindigkeit etc. erf?llt werden. Die generelle Eignung des vorgestellten Systems ist damit bewiesen. SM Klebetechnik ist bereits mit Systemen im Automobilumfeld vertreten und wir haben vereinbart, dass wir bei zuk?nftigen Projekten, z.B. bei der Abdichtung von Batteriegeh?usedeckeln, zusammenarbeiten k?nnen.

Auch f?r die Anwendung von reaktivem Hotmelt, z.B. f?r die Verklebung von Glimmerabschirmungen auf Kunststoff-Batteriegeh?usen, k?nnen wir uns eine weitere Zusammenarbeit vorstellen.”

Die Versuchsreihe mit dem Hei?butyl hat gezeigt, dass die von SM Klebetechnik entwickelte Applikationstechnik auch sehr hochviskose Dichtstoffe in ausreichenden Mengen schmelzen und f?rdern kann und damit die Anforderungen der Kunden erf?llt. Der anschlie?ende Raupenauftrag mit dem Pumpenauftragskopf KP 81 zeigt zudem, dass auch die Applikation dieses Dichtstoffs mit der vorhandenen Anlagentechnik realisierbar ist. Mithilfe verschiedener D?sendurchmesser sowie einer ver?nderten Pumpendrehzahl lassen sich die Raupendurchmesser variabel gestalten.

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