Qualitäts- und Prozessmanagement beim Kleben - die neue DIN 2304

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1 16. Jowat-Symposium für die Holz- und Möbelindustrie: Perfekte Prozesse Expertenwissen aus der Welt des Klebens Qualitäts- und Prozessmanagement beim Kleben - Andreas Groß Jowat SE / 11. und 18. November 2016 / Detmold die neue DIN 2304 Fraunhofer IFAM Tel (Fax: -605) Klebtechnik und Oberflächen andreas.gross@ifam.fraunhofer.de Wiener Straße Bremen

2 Einsatz Klebtechnik in nahezu allen Bereichen von Industrie und Handwerk Quelle: Fotolia

3 Kleben die Verbindungstechnik des 21. Jahrhunderts! Werkstoff: Kombinationen von verschiedenen Werkstoffen Fügen: Gezielte Integration von zusätzlichen Funktionen Zukunftstechnologie für Industrie und Handwerk: Kleben Verarbeitung: Erhalt der Werkstoffeigenschaften Konstruktion: Durch Verbundbauweise verbesserte Eigenschaften der Bauteile

4 Von der Idee zum Produkt ganzheitliche Betrachtungsweise Leitfaden Kleben - aber richtig Industrieverband Klebstoffe e.v.

5 Was ist das Ziel der DIN 2304? Konsequenz aus dem Widerspruch: Qualitätsprodukte für eine Null-Fehler- Produktion > 90 % der Klebfehler sind Anwendungsfehler Einführung von Qualitätsstandards in der Anwendung! Ziel: Beherrschung der klebtechnischen Anwendungsprozesse robuste (reproduzierbare) Klebprozesse Fehlerprophylaxe

6 Ausgangsbasis DIN EN ISO 9001: Kleben als Spezieller Prozess Spezielle Prozesse (DIN EN ISO 9001 : 1994): Prozesse, bei denen durch nachträgliche Überwachung und Messung oder zerstörungsfreie Prüfverfahren am Produkt das Ergebnis nicht in vollem Umfang verifiziert (überprüft) werden kann. anders formuliert: Spezieller Prozess: keine zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) mit 100%igem Ergebnis möglich Prozessfehler können evtl. erst bei Gebrauch erkannt werden.

7 Kerngedanke der ISO 9001: Beherrschte Prozesse Wenn Fehler zerstörungsfrei nicht 100%ig nachgewiesen werden können, müssen sie eben vermieden werden! Quelle: Fraunhofer IFAM

8 Grenze der ISO 9001 Die ISO 9001 legt die Mindestanforderungen an ein Qualitätsmanagementsystem (QM-System) fest, denen eine Organisation zu genügen hat, um Produkte und Dienstleistungen bereitstellen zu können, welche die Kundenerwartungen sowie allfällige behördliche Anforderungen erfüllen. Zugleich soll das Managementsystem einem stetigen Verbesserungsprozess unterliegen. (Quelle: Wikipedia) Aber: Es wird formal das QMS und nicht (fach-)inhaltlich der jeweils dahinterstehende (Anwendungs-)Prozess zertifiziert. Die ISO 9001 bleibt die Basis, ist aber allein zu allgemein! Folge: Die ISO 9001 muss technologiespezifisch konkretisiert werden! Wie? Verknüpfung der ISO 9001 mit fachspezifischen Regelwerken - wie z.b. Normen -, die die organisatorischen Strukturen einer Organisation (hier: eines klebtechnischen Anwenderbetriebs) hinsichtlich einer fachgerechten Anwendung qualifiziert strukturieren

9 Qualitätsstandardisierung: Normen und Richtlinien Genau hier setzt die DIN 2304 an: DIN EN ISO 9001 DIN 2304 Quelle: Beuth Verlag

10 Konkretisierung der ISO 9001: Anforderungen an Anwendungsprozesse z.b. - Prüfnormen - Technische Spezifikationen - Quelle: Fraunhofer IFAM z.b. - DIN DIN 6701 (Schienenfahrzeugbau) -

11 Qualitätsstandardisierung: Normen und Richtlinien Keine Angst vor Normen! - Normen sind von sich aus keine Gesetze. Normen (DIN / EN / ISO) sind keine Rechtsnormen, sondern private technische Regelungen mit Empfehlungscharakter (Ausnahmen: mandatierten Normen). - Normen besitzen von sich aus keine zwingende Konkretisierungswirkung auf die allgemeinen anerkannten Regeln der Technik, legen aber häufig eine Vermutung nahe. - Aber: Normen können auf Verlangen des Auftraggebers durchaus Grundvoraussetzung für einen Geschäftsabschluss sein. - Und: Normen können im Falle eines Rechtsstreits (Schadensfall) herangezogen werden. (Quelle: Seibel, Technikstandards, NJW 41/2013, Abgrenzung der allgemein anerkannten Regeln der Technik vom Stand der Technik )

12 DIN 2304 Klebtechnik - Qualitätsanforderungen an Klebprozesse - Die DIN 2304 ist eine reine Anwender-Norm! - Im Produktsicherheitsrecht verbindlich bleibt allein der Stand der Technik. - Die DIN 2304 beschreibt den derzeitigen Stand der Technik für die Organisation der fachgerechten Umsetzung klebtechnischer Prozesse im Betrieb - von der Planung über die Fertigung bis hin zur Instandsetzung/Reparatur. - Die DIN 2304 ersetzt keine anerkannten und bereits bestehenden Regelwerke zur Klebstoffanwendung. Quelle: Beuth Verlag

13 DIN 2304 Welche Klebungen sind betroffen? Die Basis aller Kleb- und Dichtverbindungen ist und bleibt die Adhäsion! Die Adhäsion ist elementarer Bestandteil der speziellen Prozesse Kleben und Dichten gem. ISO 9001! Die Adhäsion ist unabhängig - von den verwendeten Kleb- und Dichtstoffen und Fügeteilwerkstoffen - von der jeweiligen Art der Klebung bzw. Dichtung - von dem jeweiligen Anwendungsbereich. - Die Adhäsion einer Verbindung wirkt von A Z, vom Auto bis zum Zug! - Die Wirkungsweise der Adhäsion ist weltweit gleich! - Die Adhäsion in der Industrie unterscheidet sich nicht von der Adhäsion im Handwerk! Es gibt folglich vor diesem Hintergrund prinzipiell keinen Bereich klebtechnischer Anwendungen, auf den die DIN 2304 nicht grundsätzlich angewendet werden kann!

14 DIN 2304 Welche Klebungen sind betroffen? Klebverbindungen im Sinne dieser Norm sind unter Verwendung von Klebstoffen hergestellte Werkstoffverbunde mit der Hauptfunktion einer Übertragung mechanischer Lasten, unabhängig von den Festigkeits- und Verformungseigenschaften der verwendeten Klebstoffe sowie deren Verfestigungsmechanismen. Die lastübertragende Aufgabe gewährleistet hierbei - über den gesamten Lebenszyklus des Produkts - dessen Funktionstüchtigkeit und Sicherheit.

15 DIN 2304 Welche Klebungen sind betroffen? Die DIN 2304 gilt nicht für Klebverbindungen, deren Herstellung bereits durch - anerkannte und bewährte Regelwerke, - bestehende Zulassungen oder - andere Normen geregelt sind.

16 Kernelemente der DIN Klassifizierung der Klebungen nach Sicherheitsanforderungen* 2. Klebaufsichtspersonal (KAP) 3. Nachweisführung * Sicherheitsanforderungen: Folgeabschätzung im Versagensfall der jeweiligen Klebung

17 Kernelemente der DIN Klassifizierung der Klebungen nach Sicherheitsanforderungen* 2. Klebaufsichtspersonal (KAP) 3. Nachweisführung * Sicherheitsanforderungen: Folgeabschätzung im Versagensfall der jeweiligen Klebung Die normgerechte Erfüllung der Kernelemente ist ausschließlich Aufgabe des Anwenders, nicht des Klebstoffherstellers! Klebstoffhersteller arbeitet ausschließlich nach Anweisung ( Nachweisführung). Anwender bleibt dafür verantwortlich, dass die Nachweisführung plausibel und umfassend ist.

18 DIN Erstes Kernelement: Sicherheitsanforderungen Klassifizierung der Klebverbindungen hinsichtlich ihrer Sicherheitsanforderungen durch den Konstrukteur bzw. Bauteilverantwortlichen - S 1: hohe Sicherheitsanforderungen - S 2: mittlere Sicherheitsanforderungen - S 3: geringe Sicherheitsanforderungen - S 4: keine Sicherheitsanforderungen Anforderungen Organisation / Dokumentation hoch sehr gering

19 DIN Erstes Kernelement: Klebtechnische Anforderungen Klassifizierung der Klebungen nach Sicherheitsanforderungen durch den verantwortlichen Konstrukteur bzw. Bauteilverantwortlichen erfolgt hinsichtlich der potenziellen Auswirkungen des Versagens der Klebung (Folgeabschätzung im Versagensfall der jeweiligen Klebung). Anforderungen an eine Klebverbindung hinsichtlich Lebensmitteltauglichkeit, Brandschutzbestimmungen, Einhaltung von Emissionsvorschriften, Arbeits- und Umweltvorschriften u.a. werden für die Klassifizierung innerhalb dieser Norm nicht betrachtet, da für sie andere Normen, Vorschriften und Regelungen gelten.

20 DIN 2304 / Erstes Kernelement: Klassifizierung der Klebverbindungen Sicherheitsklasse S1 - Hohe Sicherheitsanforderung Definition der Sicherheitsanforderungen mittelbare oder unmittelbare Gefährdung für Leib und Leben S2 - Mittlere Sicherheitsanforderung mögliche Gefährdung von Leib und Leben, große Umweltschäden, weitreichende Vermögensschäden S3 - Geringe Sicherheitsanforderung wahrscheinlich keine Personenschäden oder größere Umwelt- bzw. Vermögensschäden, maximal Komfortoder Leistungseinbußen S4 - Keine Sicherheitsanforderung definitiv keine Personen- oder Umweltschäden bzw. größere Vermögensschaden, maximal Komfortoder Leistungseinbußen

21 Klassifizierung nach Sicherheitsanforderungen: Beispiele Schienenfahrzeugbau X M V nach Prof. Bullinger, ehem. Präsident Fraunhofer Quelle: Fotolia

22 DIN 2304 / Zweites Kernelement: Klebaufsichtspersonal - KAP Personal, das die Verantwortung für die Klebtechnik und für mit dem Kleben verbundenen Tätigkeiten hat und deren Eignung und Kenntnisse z.b. durch Ausbildung und/oder entsprechende Weiterbildung nachgewiesen worden sind (DIN 2304). Die Klebaufsichtsperson(en) ist / sind die zentralen Ansprechpartner/innen für alle qualitätsbeeinflussenden Faktoren des speziellen Prozesses Kleben von der Planung über die Fertigung bis zur Instandhaltung.

23 DIN 2304 / Zweites Kernelement: Klebaufsichtspersonal - KAP Organisation der Klebaufsicht Industrialisation & Methods Director Geschäftsführung verantwortliche Klebaufsichtsperson gleichberechtige Vertreter gleichberechtige Vertreter Konstruktion Fertiung Arb.vorber. Qualität Warranty XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX = EAE oder EAS Quelle: Alstom Deutschland GmbH 2015 Vortrag Dr.-Ing. Jan-Dirk Glaser Workshop Umsetzung der DIN 2304 in die Praxis

24 DIN 2304 / Drittes Kernelement: Nachweisführung Eine Klebverbindung ist so zu bemessen, dass die Beanspruchung kleiner ist als die Beanspruchbarkeit. Dies ist durch den Anwender unter Mitwirkung des Klebaufsichtspersonals (KAP) sicherzustellen. Konstruktions- und Gestaltungsprinzipien sowie Konstruktionsmethoden helfen bei der Umsetzung der Aufgabe der Nachweisführung.

25 DIN 2304 / Drittes Kernelement: Nachweisführung Konstruktions- und Gestaltungsprinzipien sowie Konstruktionsmethoden helfen bei der Umsetzung der Aufgabe der Nachweisführung. Nachweisführung: 1. Berechnung Beanspruchung, Tests (incl. Alterung) zur Beanspruchbarkeit, Vgl. Beanspruchung/Beanspruchbarkeit 2. Bauteilprüfung 3. dokumentierte Erfahrung 4. Kombination aus 1. 3.

26 DIN 2304 / Außerhalb der Norm: Betriebszertifizierung Möglichkeit für industrielle Anwenderbetriebe insbes. mit den Schwerpunkten S1- und S2-Klebungen - Zertifizierungen ( Third Party ) werden von akkreditierten Zertifizierungsstellen durchgeführt (Akkreditierungsbasis: DIN EN ISO 17065). - Zertifizierungen von Anwenderbetrieben würden freiwillig erfolgen. - Derzeit steht keine Behörde o.ä. im Hintergrund. - Derzeit existieren keine normkonkretisierenden Verwaltungsvorschriften. - Zertifizierungen erfolgen auf zivilrechtlicher Basis. - Es gibt keine Klebstoffzertifizierung nach DIN 2304! Quelle: Fotolia

27 DIN 2304 / Außerhalb der Norm: Betriebszertifizierung Wie? Prüfthemen: Organisatorische Einbindung und Personalqualifikation Vertragsprüfung bei Ein- und Verkauf Klassifizierung, Bemessung, Nachweisführung Fertigung und Fertigungsunterlagen Fertigungsumgebung Arbeitsanweisungen Fertigungsbegleitende Arbeitsproben Kleb- und Prüfprotokolle Lagerung und Logistik Qualitätssicherungsmaßnahmen, Rückverfolgbarkeit und Dokumentation

28 DIN 2304 / Außerhalb der Norm: Betriebszertifizierung Wie? Grundsätzlich gilt für alles, was auditiert wird: Wie wird es gemacht (wie sehen Arbeitsanweisungen oder Prozessbeschreibungen aus)? Ist das Ergebnis dokumentiert (z.b. Nachweisführung, Klebprotokolle)? Wird das System auch gelebt, sprich in der Praxis umgesetzt (z.b. beschreiben die Arbeitsanweisungen die realen Arbeitsabläufe)? Falls bereits ein QM-System (z.b. ISO 9001) vorhanden ist: Das Rad muss nicht neu erfunden werden!. Es ist oft einfacher, die Anforderungen der DIN 2304 in bereits bestehende QM-Prozesse zu integrieren.

29 Erfolgsmodell DIN 6701: Kleben von Schienenfahrzeugen und -fahrzeugteilen DIN 6701 geregelter Bereich normkonkretisierende Verwaltungsvorschrift des Eisenbahn-Bundesamtes - EBA Quelle: Fotolia

30 Aufbau der DIN 6701 Erstes Kernelement: Zweites Kernelement: Drittes Kernelement: Sicherheitsanforderungen A1, A2, A3, AZ (verantwortliches) Klebaufsichtspersonal (v)kap Nachweisführung 1. Berechnung Beanspruchung, Tests (incl. Alterung) zur Beanspruchbarkeit, Vgl. Beanspruchung/Beanspruchbarkeit 2. Bauteilprüfung 3. dokumentierte Erfahrung 4. Kombination aus Quelle: Fotolia

31 Viertes Kernelement - außerhalb der DIN 6701: Betriebszertifizierung Zertifizierung der Anwenderbetriebe durch nach DIN EN ISO/IEC Anerkannten Stellen DIN 6701 Mustermann Musterstadt Einhaltung der EBO durch das EBA Vertrauensvorschuss beim EBA Quelle: Fraunhofer IFAM

32 Anerkannte Stelle des Eisenbahn-Bundesamtes (EBA) nach DIN Zahl der zertifizierten Betriebe: 564 (534) (Stand ) Quelle: Fraunhofer IFAM

33 DIN 6701: Kleben von Schienenfahrzeugen und -fahrzeugteilen Die DIN 6701 seit 06/2015 in eine Europäische Norm (EN) überführt. Quelle: Beuth Verlag

34 DIN 6701: Argumente gegen die Einführung einer Norm - Aufwand zur Erfüllung der Norm hoch - Kleben wird gegenüber anderen Verbindungsverfahren unattraktiv - Innovationen werden behindert - Je mehr kontrolliert wird, desto mehr erkennt man (und muss erklärt werden) - Die Norm beschreibt nicht, was zu tun ist - Ohne Norm wurde auch schon erfolgreich geklebt Ergo: Es ist nicht ein neues Argument ist dazugekommen Quelle (incl. Abbildungen): Siemens AG 2015 Vortrag Peter Hellwig Workshop Umsetzung der DIN 2304 in die Praxis

35 DIN 2304: X M V Ziel ist die Umsetzung eines transparenten / reproduzierbaren und auf den Klebstoff abgestimmten Prozesses Nachvollzieh- und Rückverfolgbarkeit muss sichergestellt sein - Wer hat was wann und wie geklebt? Auf den Klebstoff abgestimmter Prozess = individuelle Lösung DIN 2304 gibt die Rahmenbedingungen vor und leistet Hilfestellung

36 Kurzfristig: DIN 2304: Was ändert sich beim Klebstoffanwender? Umsetzung der DIN 2304: - erhöhter Aufwand Mittelfristig: - Kosteneinsparung (Fehlerkosten) - Qualitätssteigerung Langfristig: - Qualitätssteigerung - Imageverbesserung Grundsätzlich: Der Anwender (Industrie und Handwerk) steht in der Verantwortung! Der Anwender muss über jede seiner Klebanwendungen nachdenken! Quelle: Fotolia

37 Weiterbildungszentrum Klebtechnik Kleben in Bremen Leitung: Dr. Erik Meiß 0421/

38 Das klebtechnische DVS /EWF-Personalqualifizierungssystem personalzertifizierend, branchenübergreifend, produktneutral, hierarchie-übergreifend DVS /EWF-European Adhesive Bonder - EAB (DVS /EWF-Klebpraktiker/in) Dauer: 40 h Zielgruppe: Facharbeiter/innen (ausführende Ebene) Qualifizierungsziele: Arbeitsanweisungen verstehen und fachgerecht umsetzen DVS /EWF-European Adhesive Specialist - EAS (DVS /EWF-Klebfachkraft) Dauer: 120 h Zielgruppe: Meister, Vorarbeiter (Verbindungsmanagement) Qualifizierungsziele: Arbeitsanweisungen entwerfen und erläutern, Personal anleiten und überwachen DVS /EWF-European Adhesive Engineer - EAE (Klebfachingenieur/in) Dauer: 320 h Zielgruppe: technische Entscheiderebene Qualifizierungsziele: interdisziplinär denken, entscheiden und handeln bzgl. des fachgerechten Einsatzes der Klebtechnik Quelle: Fraunhofer IFAM

39 Vergleich Lehrgangsangebote Zielgruppe Schweißtechnik Klebtechnik Faserverbundtechnologie Entscheiderebene Schweißfachingenieur (IWE) Richtlinie DVS -IIW/EWF 1170 (IAB 252r1-11) Klebfachingenieur (EAE) Richtlinie DVS / EWF 3309 und EWF 517 Faserverbund Fachingenieur CERT IT gemäß Dok.134 Ebene mit (An-) Leitungsfunktion Schweißfachmann (IWS) Richtlinie DVS -IIW/EWF 1170 (IAB 252r1-11) Klebfachkraft (EAS) Richtlinie DVS / EWF 3301 und EWF 516 Faserverbundkunststoff Fachkraft CERT IT gemäß Dok.134 ausführende Ebene Schweißpraktiker (IWP) Richtlinie DVS -IIW/EWF 1170 (IAB 252r1-11) Klebpraktiker (EAB) Richtlinie DVS / EWF 3305 und EWF 515 FVK Hersteller FVK Instandsetzer CERT IT gemäß Dok.134 Klebtechnik und Oberflächen Fraunhofer IFAM

40 Ziele der DIN 2304 Prozesskette Kleben - Strukturierte Weiterentwicklung der Klebtechnik in der Anwendung durch qualifiziertere Klebstoffanwendung. Schluss mit dem ewigen Herumgewurschtel! - Nur möglich durch Beherrschung der klebtechnischen Anwendungsprozesse ( robuste Klebprozesse, Fehlerprophylaxe). Weg vom ewigen Der Klebstoff hat Schuld! - Anpassung der Qualität des Klebstoffanwendungsprozesses an die Qualität des Klebstoffherstellungsprozesses. Dann hält auch die Klebung! - Der Ball liegt in der Spielhälfte der Anwender! Die DIN 2304 ist eine Anwendernorm!

41 DIN 2304 und ihre Bedeutung für die Anwendung Qualitätssicherung ist in Industrie und Handwerk eine absolute Notwendigkeit in der klebtechnischen Anwendung! Die DIN 2304 liefert dafür eine Riesenchance für die Klebtechnik für Hersteller und Anwender!