Plasma trifft Dosiertechnik
Steigende Qualitätsanforderungen in der Elektromobilität stellen Klebepro-zesse vor neue Herausforderungen. Reproduzierbare Haftfestigkeit, exakte Dosiermengen und stabile Vorbehandlungsparameter sind entscheidend für die Serienfähigkeit. Nagel Technologies GmbH und Plasmatreat GmbH haben hierfür eine integrierte Automatisierungslösung realisiert, die Plasmabehand-lung und Dosiertechnik in einer flexiblen Roboterzelle zusammenführt. Die Nagel Technologies GmbH steht seit Jahrzehnten für technologische Exzel-lenz und realisiert hochanspruchsvolle Lösungen für die Automobilindustrie ebenso wie für weitere anspruchsvolle Hightech-Branchen. Die Plasmatreat GmbH ist ein weltweit führender Hersteller von atmosphärischen Plasmasys-temen und -anlagen.
Automatisierung als Antwort auf steigende Prozessanforderungen
Ausgangspunkt des Projekts war ein manuell ausgeführter Klebeprozess für ölge-kühlte Elektromotoren. Die geforderten Toleranzen und Qualitätsparameter ließen sich damit langfristig nicht stabil abbilden. Ziel war es daher, den bestehenden Pro-zess zu automatisieren, und die bewährten Parameter beizubehalten. Nagel über-nahm die Systemintegration und entwickelte gemeinsam mit Plasmatreat eine Lö-sung, die Dosierprozess, Plasmabehandlung und Robotik funktional miteinander ver-zahnt. Im Fokus stand dabei eine möglichst flexible Architektur, die sowohl für Ent-wicklungsumgebungen als auch für den späteren Serieneinsatz geeignet ist.
Plasmabehandlung als stabiler Prozessbaustein
In diesem Fall dient die Plasmavorbehandlung der inline-Feinstreinigung und Aktivierung der Bauteiloberflächen. Zum Einsatz kommt eine Rotationsplasmadüse, die sich insbesondere für thermisch empfindliche und geometrisch komplexe Bauteile eignet. Durch die Erhöhung der Oberflächenenergie wird die Benetzbarkeit verbessert und die Haftfestigkeit der Verklebung signifikant gesteigert. „Die automatisierte Plasmabehandlung sorgt für definierte, reproduzierbare Oberflächenzustände und ersetzt nasschemische Vorbehandlungen. Damit lassen sich stabile Klebeprozesse bei gleichzeitig reduzierter Umweltbelastung realisieren,“ erklärt Sonja Reuster, Technischer Vertriebsinnendienst bei Plasmatreat. Messungen der Oberflächenenergie vor und nach der Behandlung bestätigen die Prozesswirkung und ermöglichen eine qualifizierte Prozessfreigabe.
Integration von Plasma- und Dosierwerkzeug in einer Roboterzelle
Eine technische Herausforderung bestand in der Integration von Plasmadüse und Dosierwerkzeug in einer gemeinsamen Roboterapplikation. Ein Werkzeugwechselsystem ermöglicht den Wechsel zwischen beiden Prozessen, ohne den Arbeitsraum oder die Bewegungsfreiheit des Roboters einzuschränken. Eine angepasste Kabelführung mit Balancersystem stellt dabei die sichere Versorgung der Plasmaanlage sicher. „Ziel war es, eine modulare Plattform zu schaffen, die unterschiedliche Prozessschritte innerhalb einer Zelle abbildet und gleichzeitig flexibel erweiterbar bleibt,“ sagt Philipp Schuh, Advanced Robotic Solutions bei Nagel Technologies.
Sensorik und digitale Bahnplanung erhöhen Prozessstabilität
Zur Sicherstellung der Dosiergenauigkeit ist die Roboterzelle mit TCP-Kalibrierungssensorik und einer Präzisionswaage ausgestattet. Je nach Anwendung lassen sich Klebstoffmengen im Bereich von 0,003 bis 1 ml pro Minute reproduzierbar dosieren. Ergänzend kommt ein Simulations- und Bahnplanungstool zum Einsatz. Damit lassen sich Plasma- und Dosierpfade vorab digital modellieren, Kollisionen identifizieren und Bewegungsabläufe optimieren. Die virtuelle Inbetriebnahme reduziert Engineering-Zeiten und minimiert Risiken bei komplexen Bauteilgeometrien.
Relevanz für Elektromobilität und Multimaterialanwendungen
Die Lösung adressiert typische Anforderungen moderner E-Motorenfertigung: Multimaterialverbindungen, hohe Dichtheitsanforderungen und thermische Belastbarkeit. Durch die Kombination aus Oberflächenreinigung und -aktivierung, präziser Dosierung und automatisierter Bahnführung lassen sich stabile und reproduzierbare Prozesse für anspruchsvolle Klebeaufgaben realisieren. Gleichzeitig ermöglicht die chemiefreie Plasmatechnologie eine ressourcenschonende Vorbehandlung, die sich einfach in bestehende Fertigungslinien integrieren lässt.
Partnerschaft als Grundlage für skalierbare Automatisierung
Das Projekt verdeutlicht die Bedeutung integrierter Systempartnerschaften in der Fertigungstechnik. Während Plasmatreat die Oberflächenkompetenz einbringt, verantwortet Nagel die Systemintegration, Robotik und Prozesssteuerung. Für Anwender entsteht daraus eine durchgängige Lösung, die vom Versuchsbetrieb bis zur Serienproduktion skalierbar ist.
