Fraunhofer IFAM + SKZ: Organoblech-Knotenverbindungen langzeitstabil kleben

(Bild: Fraunhofer IFAM/SKZ).

Die Herstellung konkurrenzfähiger und hochwertiger Klebeverbindungen mit stabilen mechanischen Eigenschaften ist an dauerhafte Verbesserungen und Abstimmungen, an neue Anforderungen und technische Gegebenheiten der Fügeprozesse gebunden. Eine zielgerichtete Forschung im Bereich der Berechnung von geklebten faserverstärkten Thermoplasten ist notwendig, um die Prozesse zu optimieren und so die Fertigungskosten zu senken.

Faserverbundkunststoffe mit thermoplastischer Matrix (Organobleche), beispielsweise auf Basis von Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA), werden zunehmend im Leichtbau von Automobilen und Schienenfahrzeugen eingesetzt. Häufig werden Bauteile aus diesen Werkstoffen mit Bauteilen aus anderen Werkstoffen (in vielen Fällen Aluminium) kombiniert. Dazu ist eine Fügetechnik notwendig, mit der sich die beiden Werkstoffe verbinden lassen, Bauteiltoleranzen ausgeglichen und Unterschiede im Wärmedehnungsverhalten kompensiert werden können.

Mit dem Ziel, Methoden zur Fertigung und Berechnung mehrlagiger, struktureller Knotenverbindungen von Organoblechen untereinander und mit Aluminium zu entwickeln, starteten das SKZ und das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Bremen, im Juli 2017 ein Forschungsprojekt, in dem diese Thematik aufgegriffen und systematisch untersucht wird. Für diese komplexen Klebeverbindungen sollen hierbei hyperelastische Klebstoffe mit hoher Steifigkeit eingesetzt werden. Diese Klebstoffart ermöglicht über eine flächige Lasteinleitung die Übertragung relativ hoher Lasten. Gleichzeitig wird ein gutes Toleranz- und Wärmeausdehnungsausgleichsverhalten erzielt.

Das gesetzte Ziel kann hierbei erreicht werden, wenn die Oberflächenvorbehandlung sicherstellt, dass die Verbindungen kohäsiv im Klebstoff versagen. Dazu sollen im Rahmen des Vorhabens diverse Oberflächenvorbehandlungsverfahren angewendet und entsprechend ihrer Wirkung qualifiziert werden. Die in einer mehrlagigen Knotenverbindung und bei beliebigen Klebnahtverläufen komplexe Beanspruchung soll über das physikalisch begründete Arruda-Boyce-Werkstoffmodell berechnet werden.

Das Forschungsprojekt hat eine Laufzeit von insgesamt 30 Monaten. Interessierte Firmen sind zur kostenlosen Mitwirkung im projektbegleitenden Ausschuss herzlich eingeladen.

Weitere Informationen: www.skz.de, www.ifam.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen + SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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