Ein neuer Ansatz für die Anhängerherstellung

Ein Sattelschlepper und sein 53-Fuß. Anhänger sind auf nordamerikanischen Autobahnen ein alltäglicher Anblick. Viele Fahrer, die die Straßen mit diesen Fahrzeugen teilen, werden überrascht sein, wenn sie erfahren, dass mehr Anhänger mit Klebstoffen als mit mechanischen Befestigungen und Schweißen hergestellt werden. THEPALMER/E+/Getty Images

Anmerkung des Herausgebers: Das Folgende basiert lose auf einem Webinar von Parker Lord mit dem Titel „Strukturklebstoffe für die Anhängerherstellung“, moderiert von John Higgins, zentraler Regionalmanager, und Stephen Webb, leitender Anwendungsingenieur. Steve Itoney, globaler Marktmanager für Produktmontageklebstoffe, Automobilmontagelösungen und Auto-Aftermarket bei Parker Lord, hat in einem Folgeinterview ebenfalls zu diesem Artikel beigetragen.

Ein durchschnittlicher Mensch muss kein Wirtschaftswissenschaftler sein, um die Bedeutung der Anhängerhersteller in Nordamerika zu erkennen. Sattelschlepper ziehen diese 53 Fuß langen. Anhänger auf den Autobahnen und Autobahnen auf dem gesamten Kontinent tragen dazu bei, die Wirtschaft am Laufen zu halten. Wenn die Lastwagen und Anhänger von den Straßen verschwinden würden, würde das Leben, wie die meisten wissen, fast sofort zum Erliegen kommen.

Als wichtiger Teil der Wirtschaft investieren Anhängerhersteller in Forschung und Entwicklung, um sicherzustellen, dass ihre Produkte Speditionen und Eigentümer/Betreiber auf der Straße unterstützen. Das war noch nie so offensichtlich wie in den letzten 20 Jahren, als diese Anhängerhersteller bei der Herstellung von Anhängern vom herkömmlichen Schweißen und Befestigen auf die Verwendung von Strukturklebstoffen umgestiegen sind.

„Die Industrie verwendet Dichtstoffe schon sehr lange. Der Schwerpunkt lag natürlich auf der Abdichtung rund um Nieten und andere Komponenten“, sagte John Higgins, zentraler Regionalmanager bei Parker Lord. „Aber mit dem Interesse an der Gewichtsreduzierung begannen die Unternehmen, sich mit dem Austausch von Nieten in den Anhängern zu befassen.“

Diese Art von Forschung und Entwicklung in den 2000er Jahren erscheint angesichts der Dieselkosten heute zukunftsweisend, aber die Beteiligten in der Transportbranche wussten, was vor ihnen lag. Niemand hat jemals ein Interesse daran, mehr für Treibstoff auszugeben, und der Wunsch der Gesellschaft, sich von fossilen Brennstoffen zu verabschieden, wird mit jeder Generation stärker.

Doch das erwies sich nur als eine Motivation, denn Anhängerhersteller erkannten die Vorteile der Verwendung von Strukturklebstoffen. Andere wurden deutlich, als sie sich die Alternative zum Schweißen und mechanischen Verbindungselementen genauer ansahen.

Schnell wurde klar, dass klebstoffbasierte Montagevorgänge weniger kosten als herkömmliche Alternativen. Schweißer sind beispielsweise Facharbeiter, wenn ein Unternehmen sie finden kann, aber mit dieser Fähigkeit ist ein höherer Stundenlohn verbunden als der eines typischen Montagearbeiters.

„Ich schaffe es vielleicht nicht einfach, einer Person beizubringen, wie ein Schweißer einen Stapel Groschen zu schweißen, aber ich kann derselben Person beibringen, an einem Tag eine Kleberraupe aufzutragen“, sagte Steve Itoney, Global Market Manager von Parker Lord.

Durch die Abkehr vom Schweißen entfällt auch die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung der Platine. Alles, was den manuellen Schleifaufwand eines Mitarbeiters minimiert, ist sowohl bei Produktionsleitern als auch bei Sicherheitskoordinatoren eine erfolgreiche Idee.

„Wir haben mit einem kleinen Feuerwehrautohersteller zusammengearbeitet. Nachdem sie ihre Türen geschweißt hatten, brauchten sie mehr als sechs Stunden, um die Schweißnarben zu reduzieren und eine schöne, saubere Oberfläche zu erhalten“, sagte Higgins. „Nachdem sie begonnen hatten, ihre Türen zu verkleben, waren sie ein wenig skeptisch hinsichtlich der Festigkeit der Türen, aber nachdem sie sie Schlag- und Härtetests unterzogen hatten, stellten sie fest, dass der Klebstoff genauso gut halten würde wie die Schweißnaht. Und es gab keine zusätzliche Endbearbeitung. Sie könnten die verklebten Türen direkt dem Lackierprozess übergeben.“

Diese Anhängerabschnitte gehören zu den Bereichen, in denen Klebeverbindungen anstelle mechanischer Befestigungen und Schweißen eingesetzt werden.

Im Vergleich zu Strukturklebstoffen kosten Nieten und Verbindungselemente auch mehr pro Fuß. Im Allgemeinen sind bei der Verwendung dieser Art mechanischer Befestigungselemente mehr Personen für den Montageprozess erforderlich als bei einem ähnlichen manuellen Anwendungssystem, bei dem Bindemittel aufgetragen werden.

Bemerkenswert an der Verwendung von Klebstoffen und ihren Kosteneinsparungen ist außerdem, dass Klebstoffe sowohl abdichten als auch kleben – das gleiche Material kann für beide Funktionen verwendet werden. Bei der Verwendung von Nieten muss zuerst der Kleber aufgetragen und dann die Niete angebracht werden. Das bedeutet zusätzliche Arbeitszeit für die Ausführung beider Funktionen.

Auch die Verwendung von Strukturklebstoffen kann die Montagezeiten dramatisch verändern. Higgins nannte drei Beispiele:

Laut Higgins eröffnet der Einsatz von Strukturklebstoffen auch die Tür zu mehr Designflexibilität bei der Anhängerherstellung. Anstatt sich bei den Anhängern auf herkömmliche Blech- und Pfostenkonstruktionen zu verlassen, können Konstrukteure leichtere Materialien wie Verbundwände einbauen, die mit Klebstoffen an Ort und Stelle gehalten werden. Lichtdurchlässige Dächer aus glasfaserverstärktem Kunststoff können problemlos mit Klebstoffen an oberen Profilen und J-Profilen befestigt werden. Higgins fügte hinzu, dass die Möglichkeit, verschiedene Arten von Materialien mit Klebstoffen miteinander zu verbinden, die Tür bei der Designauswahl noch weiter öffnet.

Ein weiterer Vorteil, den man beim Ersetzen von Nieten durch Klebstoffe im Anhängerbau berücksichtigen sollte, betrifft die Ästhetik. Die Grafiken an der Seite der Trucks werden besser aussehen.

„Wenn man diese Nieten reduziert, lässt sich die Grafik viel einfacher und schneller an der Seite des Anhängers anbringen. Wenn Nieten vorhanden sind, müssen diejenigen, die die Grafiken auf dem Anhänger anbringen, während des Anbringungsprozesses tatsächlich um die Nieten herumschneiden“, sagte Higgins.

Es ist eine Sache, über die Umstellung auf Klebstoffe im Anhängerbau zu sprechen. Es ist eine andere Sache, tatsächlich zu sehen, wie es funktioniert. Hier sind einige Beispiele, um diese reale Perspektive zu vermitteln.

Dächer. Bei der traditionellen Dachmontage werden entweder lichtdurchlässige Glasfasermaterialien oder eine Aluminiumplatte auf das Dach gelegt. Auf die Dachpfosten wird ein einkomponentiges Dichtmittel oder ein Urethanmaterial aufgetragen. Anschließend werden nach dem Spannen des Materials rundherum Löcher in das Material gestanzt oder gebohrt, die mit Nieten gefüllt werden. Anschließend werden Einkomponenten-Dichtstoffe verwendet, um Verbindungen um die Nieten herum zu verhindern.

Laut Stephen Webb, einem leitenden Anwendungstechniker bei Parker Lord, würde die Verwendung von Klebstoffen nach der Verwendung des Einkomponenten-Dichtmittels an den Dachpfosten mit dem durchscheinenden Glasfasermaterial oder dem Aluminiumblech abweichen. Das Dachmaterial wird mit minimalen Befestigungsmitteln gespannt und in die J-Kanäle verlegt. Doch bevor es soweit ist, wird umlaufend ein Zweikomponentenkleber aufgetragen. Dann wird eine zweite Sicke auf die Oberseite des Dachblechs aufgebracht und der J-Kanal hineingedrückt. An der Außenseite des Umfangs werden mehrere Klammern angebracht, um die Kleberaupe zusammenzudrücken.

„Zu diesem Zeitpunkt ist die Verklebung abgeschlossen. Es besteht keine Notwendigkeit, ein Dichtmittel hinzuzufügen“, sagte Webb. „Die Schritte und die Zeit, die normalerweise mit dem Stanzen der Löcher und dem Nieten verbunden sind, entfallen so gut wie.

Ein Überblick darüber, wo Strukturklebstoffe bei einer Dachanwendung auf einem 53-Fuß-Dach verwendet werden. Trailer wird gezeigt.

„Dies ist einer der Bereiche, in denen die Klebstoffe bei der Dachverklebung eingesetzt werden, was für den Hersteller nicht nur eine Zeitersparnis, sondern auch eine Kostenersparnis bedeutet. Und dabei sind die Einsparungen im Vergleich zu Verletzungen der Arbeitnehmer durch sich wiederholende Bewegungen und Lärm mit hohen Dezibelwerten noch nicht einmal erwähnt.“

Anhängernasen. Die Anhängernase ist ein Teil des Anhängers, der frontal den Elementen ausgesetzt ist, wenn der Sattelschlepper auf der Autobahn fährt. Trotz der hohen Kräfte, die in diesem Bereich des Anhängers wirken, können auch hier Strukturklebstoffe verwendet werden.

Wo können Zweikomponentenklebstoffe als Ersatz für mechanische Verbindungselemente, Dichtstoffe oder Kombinationen aus beidem eingesetzt werden? Dabei handelt es sich um die viertelrunde Frontnase, die typischerweise aus Aluminium oder poliertem Edelstahl besteht; das Edelstahlblech, das das vordere Ende der Kappe umschließt, oder die Verbundplatten selbst, die wahrscheinlich über eine Überlappung miteinander verbunden sind; die oberen und unteren Profile; und die Eckkappen, egal ob aus Kunststoff oder Guss. In all diesen Bereichen werden umfangreiche Tests mit Anhängerherstellern durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Klebstoffe für die jeweilige Aufgabe geeignet sind.

Seitenwände. Wenn es um den Einsatz von Strukturklebstoffen für Seitenwände geht, liegt der Schwerpunkt dieser Diskussion auf Verbundseitenwänden, die im Überlappungsprinzip zusammengefügt werden. Dabei handelt es sich nicht um das typische Aluminium oder lackierte Stahlblech, das bei einer Z-Pfosten-Konstruktion zum Einsatz kommt. Diese Verbundseitenwände, die unter verschiedenen Handelsnamen vermarktet werden, bestehen im Wesentlichen aus zwei vorlackierten Stahlblechen mit einem Verbundkern, normalerweise Polyethylen oder Polypropylen.

Die Überlappung der beiden Seitenwandplatten aus Verbundwerkstoff beim Zusammenbau wird als Überlappung bezeichnet. Diese werden in der Regel in einem Offline-Montagebereich zusammengebaut, bevor sie fertiggestellt und zur Hauptmontagelinie zurückgebracht werden. Dies ermöglicht ein effizientes Auftragen des Klebstoffs und ermöglicht eine kurze Aushärtungszeit, so dass er stark genug für den Endmontageprozess ist.

Obere und untere Profile in den Seitenwänden können verklebt werden, oder es kann eine minimale Anzahl von Nieten in Verbindung mit Klebstoffen verwendet werden. Wenn der Anhängerhersteller noch nicht bereit ist, diesen Weg zu gehen, können die herkömmlichen Nieten zusammen mit den Klebstoffen verwendet werden.

„Einige dieser Anhängerhersteller haben einen Teil ihres Kundenstamms, der die Nieten sehen möchte, auch wenn die Anhänger durch Kleben verbessert werden und alle anderen damit verbundenen Vorteile genießen“, sagte Higgins. „Sie mögen sie. Einige von ihnen nennen sie tatsächlich ‚Strasssteine‘.“

Kühlböden. Der Anhängerboden ist ein weiterer Bereich, in dem Klebstoffe eingesetzt werden können. Bei Kühlböden kann das Kleben sogar das Schweißen ersetzen.

Bei diesen Kühlbodenanwendungen benötigt der Anhängerhersteller eine durchgehende Dichtung zwischen den Aluminiumprofilen, die zur Bildung des Anhängerbodens zusammengefügt werden. Die Dichtung hält den Straßenschmutz vom Anhänger fern und verhindert, dass Feuchtigkeit im Inneren des Anhängers auf die Straße gelangt, was bei einem Kühlanhänger der Fall sein kann.

Diese Kühlböden bestehen normalerweise aus Aluminium-Strangpressprofilen, die ineinandergreifen und dann auf einer großen Gruppenschweißmaschine zusammengeschweißt werden. Der Prozess zur Herstellung dieser Böden ist langwierig und bei diesen großen Gruppenschweißgeräten treten häufig Qualitätsprobleme auf, da die Maschinen während des Verbindungsprozesses bestimmte Bereiche überspringen, was zu Nacharbeiten führt, sagte Webb.

Das vordere Ende eines Anhängers ist im Laufe seiner Lebensdauer vielen Belastungen ausgesetzt, Strukturklebstoffe bleiben jedoch eine praktikable Alternative zu herkömmlichen Verbindungsmethoden bei der Herstellung dieser wichtigen Anhängersegmente.

Diese Arten von Kühlcontainerböden können mit Zweikomponentenklebstoffen hergestellt werden, die sowohl den äußeren Elementen als auch der inneren Ladung standhalten. Die Klebstoffe verbinden die Aluminiumprofile miteinander und sorgen in einer einzigen Anwendung für eine Dichtfunktion.

Es ist zu beachten, dass die Verwendung von Strukturklebstoffen nicht nur auf 53 Fuß beschränkt ist. Anhänger. Sie werden bei der Herstellung von Fracht- und Kofferfahrzeugen und sogar Tieranhängern mit Sattelkupplung eingesetzt. Erfolge, die in einem Bereich der Transportindustrie erzielt werden, können oft auf andere Bereiche übertragen werden, was dazu beiträgt, den Einsatz von Klebstoffen in solchen Anwendungen auszuweiten.

Auch die Forschung und Entwicklung im Bereich Klebstoffe geht weiter. Da immer mehr Menschen Kleben als Ersatz für mechanische Befestigungselemente oder Schweißen einsetzen möchten, steigern ihre Erwartungen die Leistungsfähigkeit des Klebens.

„Einer der Hauptgründe, warum Menschen Strukturklebstoffe für Anhänger verwenden, ist die Ermüdungsbeständigkeit“, sagte Higgins. „Bei Anhängern, die über die Straße rollen, kommt es zu starken Vibrationen. Daher wurde viel Forschung in die Entwicklung nicht nur starker, sondern auch flexibler Klebstoffe gesteckt. Hier zeichnen sich diese Materialien der neueren Generation wirklich aus.“

Dieser Innovationsdrang dürfte zunehmen, da die Transportbranche den Elektrifizierungstrend aufgreift. Higgins sagte, dass neue Ingenieure in Scharen zu diesen Technologie-Start-ups strömen, insbesondere zu solchen, die sich auf Lieferwagen für die letzte Meile konzentrieren, wie zum Beispiel Amazon-Fahrzeuge, und dass die Ingenieure mit einer neuen Einstellung in die Fertigung einsteigen. Sie sind nicht an die Art und Weise gebunden, wie die Dinge in den letzten 50 Jahren getan wurden.

Für diejenigen Metallbauer, die dies lesen und sich über die unvermeidlichen Nacharbeiten wundern, sagte Higgins, dass für alle diese Anhängeranwendungen Reparaturanleitungen entwickelt wurden. Die Guides führen den Hersteller durch die einzelnen Schritte, etwa durch das Erhitzen des Teils und das anschließende Ausschneiden der Klebenaht mit einem vibrierenden Messer.