Vergussanlagen

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Unter einer '''Vergussanlage''' (teilweise auch '''Dosieranlage''' genannt) versteht man eine Vorrichtung, um Bauteile, häufig aus der Elektro- und Elektronikindustrie, mit [[Gießharz]] auszugießen, abzudecken oder zu tränken.
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Unter einer '''Vergussanlage''' (teilweise auch '''Dosieranlage''' genannt) versteht man eine Vorrichtung, um Bauteile, häufig aus der Elektro- und Elektronikindustrie, mit [[Kunstharze|Gießharz]] auszugießen, abzudecken oder zu tränken.
Da mit immer stärkerer Miniaturisierung und dem Einzug der Elektronik in neue Sachgebiete die Qualitätsanforderungen an Bauteile steigen, steigen ebenfalls die Anforderungen an den Verguss. Um die geforderten Qualitäten zu erreichen, müssen einerseits passende Gießharzsysteme entwickelt und optimiert werden, andererseits müssen die Vergussanlagen immer exakter arbeiten, um optimalen Verguss zu gewährleisten. Wegen des allgemein hohen Kostendrucks sollen Vergussanlagen bei stets steigender Vergussqualität auch immer schneller und zuverlässiger produzieren.  
Da mit immer stärkerer Miniaturisierung und dem Einzug der Elektronik in neue Sachgebiete die Qualitätsanforderungen an Bauteile steigen, steigen ebenfalls die Anforderungen an den Verguss. Um die geforderten Qualitäten zu erreichen, müssen einerseits passende Gießharzsysteme entwickelt und optimiert werden, andererseits müssen die Vergussanlagen immer exakter arbeiten, um optimalen Verguss zu gewährleisten. Wegen des allgemein hohen Kostendrucks sollen Vergussanlagen bei stets steigender Vergussqualität auch immer schneller und zuverlässiger produzieren.  
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== Arbeitsschritte in einer Vergussanlage ==
== Arbeitsschritte in einer Vergussanlage ==
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[[File:Schema_vergussanlage.png|thumb|250px|Schema einer Vergussanlage]]
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[[File:vergussanlage1.png|thumb|250px|Schema einer Vergussanlage]]
Für die Vergussqualität sind alle Arbeitsschritte, die das Gießharz durchläuft, von Bedeutung. Das beginnt mit der Materialaufbereitung, wo dafür gesorgt wird, dass das Gießharz optimale Verarbeitungseigenschaften erhält und sie auch in einer langen Produktionsserie behält. Ein zuverlässiger, materialschonender Transport ist der nächste Schritt. Darauf folgt die Dosierung, also das exakte Abmessen der benötigten Gießharzportionen, bei Zweikomponentensystemen kombiniert mit einer gründlichen Vermischung. Der letzte Schritt schließlich ist der eigentliche Verguss, in dem, je nach Bauteil, auch komplizierte Formen blasenfrei zu füllen sind.
Für die Vergussqualität sind alle Arbeitsschritte, die das Gießharz durchläuft, von Bedeutung. Das beginnt mit der Materialaufbereitung, wo dafür gesorgt wird, dass das Gießharz optimale Verarbeitungseigenschaften erhält und sie auch in einer langen Produktionsserie behält. Ein zuverlässiger, materialschonender Transport ist der nächste Schritt. Darauf folgt die Dosierung, also das exakte Abmessen der benötigten Gießharzportionen, bei Zweikomponentensystemen kombiniert mit einer gründlichen Vermischung. Der letzte Schritt schließlich ist der eigentliche Verguss, in dem, je nach Bauteil, auch komplizierte Formen blasenfrei zu füllen sind.
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=== Materialförderung ===
=== Materialförderung ===
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[[File:Doppelvergussanlage.jpg|thumb|250px| Vergussanlage mit zwei Zahnraddosierern zum Auftrag von zwei verschiedenen Gießharzen nacheinander]]
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[[File:vergussanlage2.jpg|thumb|250px| Vergussanlage mit zwei Zahnraddosierern zum Auftrag von zwei verschiedenen Gießharzen nacheinander]]
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Welche Förderungsmethode angewendet werden kann, hängt in hohem Maße von den Eigenschaften des Gießharzes ab, vor allem von der [[Viskosität]] und von der [[Verschleiß#Abrasiver Verschleiß|Abrasivität]] der enthaltenen [[Füllstoff]]e.
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Welche Förderungsmethode angewendet werden kann, hängt in hohem Maße von den Eigenschaften des Gießharzes ab, vor allem von der Viskosität und von der Abrasivität der enthaltenen Füllstoffe.
Für Harze von niedriger bis mittlerer Viskosität sind geeignet:
Für Harze von niedriger bis mittlerer Viskosität sind geeignet:
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Für Harze von hoher Viskosität sind geeignet
Für Harze von hoher Viskosität sind geeignet
*[[Fassfolgeplattenpumpe]]n
*[[Fassfolgeplattenpumpe]]n
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=== Dosieren ===
 
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Die Menge Gießharz, die in einer Vergussanlage für eine Applikation ausgestoßen wird, kann nach unterschiedlichen Methoden festgelegt werden:
 
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*gravimetrisch: Es wird gewogen
 
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*volumetrisch: Es wird das Volumen gemessen
 
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*Über die Zeit: Es wird die Zeit bei konstanter Ausflussmenge bestimmt
 
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Dabei ist zu bedenken, dass in Zweikomponentensystemen auch das Verhältnis Harz zu Härter stets gleich bleiben muss, eine zusätzliche Anforderung an die Genauigkeit der Dosierung.
 
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Stand der Technik (2009) sind Dosiermengen ab 0,01 ml bis etwa 250 ml, eventuell auch mehr.
 
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==== Gravimetrische Dosierung ====
 
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Die Notwendigkeit des Wiegens verlängert die Taktzeiten, wenn eine Wägung auch eine sehr exakte Mengenbestimmung erlaubt. Außerdem ist eine Waage innerhalb einer Produktionslinie etwas heikel. Aus diesem Grund wird diese Methode in der Praxis kaum verwendet.
 
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==== Volumetrische Dosierung ====
 
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[[File:Schnitt_dosierkopf.png|thumb|150px|Schnitt durch einen Dosierkopf für zwei Komponenten (links Harz, rechts Härter)]]
 
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[[File:Dosierkopf_1_komponente_einfach.png|thumb|150px|left| Dosierkopf für eine Komponente (Kolbendosierer)]]
 
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Ein konstantes Volumen lässt sich relativ einfach sicherstellen. Daher sind Dosierungen, die auf der Festlegung eines konstanten Ausstoßvolumens beruhen, besonders einfach, wenig störanfällig und arbeiten zuverlässig.
 
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Eine sehr gute Möglichkeit ist der Einsatz von Kolbendosierern. Das Verhältnis Harz zu Härter in Zweikomponentensystem kann hier durch das Verhältnis der Querschnittsflächen von zwei Dosierkolben, die gleichzeitig ausgeschoben werden, sehr exakt festgelegt werden. Die dosierte Menge wird durch die mittels Anschlag festgelegte Hubhöhe des Kolbens bestimmt.
 
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==== Dosierung über Zeitmessung ====
 
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Diese Dosiermethode bedeutet, dass durch entsprechende Pumpen eine konstante Ausflussgeschwindigkeit gewährleistet werden muss. Der Materialfluss wird durch ein Ventil freigegeben und nach einer vorbestimmten Zeit durch das Ventil wieder unterbrochen.
 
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Diese Methode ist besonders fehleranfällig, da jede Schwankung der Flussgeschwindigkeit unterschiedliche Dosiermengen mit sich bringt. Einen absolut konstanten Fluss zu schaffen und zu überwachen, erfordert einen relativ hohen elektronischen Aufwand.
 
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=== Mischen ===
 
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Für das Vermischen von zwei Komponenten sind in der Vergusstechnik drei Vorgehensweisen üblich:
 
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*statisch
 
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*dynamisch
 
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*statisch-dynamisch
 
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==== Statisches Mischen ====
 
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Die Komponenten treffen in einem Mischrohr aus Kunststoff aufeinander und werden durch eingebaute starre Trennschaufeln mehrfach geteilt und wieder zusammengeführt, was eine Vermischung von Harz  und Härter bewirkt. Das Mischrohr wird nicht gereinigt, sondern bei Aushärtung entsorgt.
 
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:'''Vorteile:''' Keine bewegten  Teile, kein Reinigungsvorgang, keine Rückstände von Reinigungsflüssigkeit.
 
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:'''Nachteile:''' Mischrohre als Abfall, Vermischungsintensität ist kaum steuerbar
 
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==== Dynamisches Mischen ====
 
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Die Komponenten treffen in einer Mischkammer, üblicherweise aus korrosionsbeständigem Stahl, aufeinander und werden durch einen rotierenden Mischer homogen vermischt. Zur Optimierung ist die Drehzahl elektronisch regelbar. Mischkammer und Rührer müssen mit einem Spezialreiniger für die Weiterverwendung gereinigt werden. Dies geschieht in der Regel automatisch.
 
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:'''Vorteil:''' Vermischungsintensität ist exakt steuerbar
 
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:'''Nachteile:''' Störanfälliger durch bewegte Teile, Reinigungsvorgang nötig, Rückstände von Reinigungsflüssigkeit sind möglich, verschmutztes Reinigungsmittel als Abfall oder Sonderabfall zu entsorgen, teurer Ersatz oder teure Reinigung bei Verkrustung durch Aushärten im Mischer.
 
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==== Statisch-dynamisches Mischen ====
 
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Ein Kunststoffmischrohr enthält eine Wendel, die von einem externen Motor angetrieben wird. Wird kaum eingesetzt.
 
=== Der eigentliche Verguss ===
=== Der eigentliche Verguss ===
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=== Gestaltungsmöglichkeiten für den Verguss ===
=== Gestaltungsmöglichkeiten für den Verguss ===
Die einfachste Möglichkeit besteht darin, dass in ein stillstehendes Werkstück durch Gießen in einen Punkt eine bestimmte Menge Gießharz eingefüllt wird. Solche einfachen Anlagen werden auch als '''Dosieranlagen''' bezeichnet.
Die einfachste Möglichkeit besteht darin, dass in ein stillstehendes Werkstück durch Gießen in einen Punkt eine bestimmte Menge Gießharz eingefüllt wird. Solche einfachen Anlagen werden auch als '''Dosieranlagen''' bezeichnet.
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[[File: 2_komponenten_einfachdosierer_auf_portal.jpg|thumb|250px| Zweikomponenteneinfachdosierer auf Portalsystem zum Verfahren des Dosierkopfes, CNC-gesteuert]]
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[[File: vergussanlage3.jpg|thumb|250px| Zweikomponenteneinfachdosierer auf Portalsystem zum Verfahren des Dosierkopfes, CNC-gesteuert]]
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Durch entsprechende Steuerung sind aber viele Varianten des Vergussvorganges möglich. So können beispielsweise Kleberaupen oder Dämme unterschiedlicher Form gegossen werden. Mit hochviskosem, [[Thixotropie|thixotropen]] Material gegossene Dämme können in einem zweiten Arbeitsschritt mit einem dünnflüssigen Harz ausgefüllt werden (''dam & fill''). Es kann die Austrittsgeschwindigkeit des Harzes während des Vergusses variiert werden oder der Verguss in mehreren Portionen erfolgen. Dabei kann das Werkstück komplexe Bewegungen vollführen. Durch solche zusätzliche Möglichkeiten lassen sich auch schwierige Vergussaufgaben lösen.
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Durch entsprechende Steuerung sind aber viele Varianten des Vergussvorganges möglich. So können beispielsweise Kleberaupen oder Dämme unterschiedlicher Form gegossen werden. Mit hochviskosem, thixotropen Material gegossene Dämme können in einem zweiten Arbeitsschritt mit einem dünnflüssigen Harz ausgefüllt werden (''dam & fill''). Es kann die Austrittsgeschwindigkeit des Harzes während des Vergusses variiert werden oder der Verguss in mehreren Portionen erfolgen. Dabei kann das Werkstück komplexe Bewegungen vollführen. Durch solche zusätzliche Möglichkeiten lassen sich auch schwierige Vergussaufgaben lösen.
== Integration des Vergusses in eine Fertigungsstraße ==
== Integration des Vergusses in eine Fertigungsstraße ==
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=== Herstellung von LED ===
=== Herstellung von LED ===
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[[Leuchtdiode]]n werden in vollautomatischen Anlagen erzeugt. Dazu gehört auch das Eingießen in transparenten Kunststoff. Hier kommt es ganz besonders auf kurze Taktzeiten an, um den Preis der Leuchtmittel zu senken. Dies ist ein Anwendungsbeispiel für den Verguss mit Mehrfachdosierköpfen.
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Leuchtdioden werden in vollautomatischen Anlagen erzeugt. Dazu gehört auch das Eingießen in transparenten Kunststoff. Hier kommt es ganz besonders auf kurze Taktzeiten an, um den Preis der Leuchtmittel zu senken. Dies ist ein Anwendungsbeispiel für den Verguss mit Mehrfachdosierköpfen.
=== Tränken von elektrischen Wicklungen ===
=== Tränken von elektrischen Wicklungen ===
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In [[Elektromotor]]en und in [[Transformator]]en sind vielschichtige Wicklungen aus feinem Kupferdraht wesentlich. Heute werden diese meist zum Schutz vor Umwelteinflüssen und zur besseren Isolation gegeneinander mit Kunstharz vergossen. Durch die feine Struktur der Zwischenräume mit ihren starken Hinterschneidungen stellt der Verguss solcher Wicklungen besonders hohe Anforderungen an die dafür eingesetzten Vergussanlagen
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In Elektromotoren und in Transformatoren sind vielschichtige Wicklungen aus feinem Kupferdraht wesentlich. Heute werden diese meist zum Schutz vor Umwelteinflüssen und zur besseren Isolation gegeneinander mit Kunstharz vergossen. Durch die feine Struktur der Zwischenräume mit ihren starken Hinterschneidungen stellt der Verguss solcher Wicklungen besonders hohe Anforderungen an die dafür eingesetzten Vergussanlagen

Aktuelle Version vom 2. Februar 2011, 14:06 Uhr

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