Klebtechnik

Arbeitsbereich

Dieser Bereich des Fraunhofer IGP beschäftigt sich sowohl mit aktuellen fügetechnischen Problemstellungen der Leicht- und Mischbauweisen als auch mit der Entwicklung und Adaption von Fertigungsverfahren für Faserverbundbauteile. Weitere Schwerpunkte sind die Untersuchung von Alterungseinflüssen auf Werkstoffe, Klebverbindungen und Beschichtungen durch Laboralterung in künstlichem Klima.

© Fraunhofer IGP

In Zusammenarbeit mit dem akkreditierten Prüflabor des Fraunhofer IGP werden Werkstoffe, Verbindungen und Beschichtungssysteme unter genormten Bedingungen geprüft und qualifiziert. Darüber hinaus werden für Spezialanwendungen neue Prüfverfahren entwickelt und eingesetzt.

Im Bereich der Klebtechnik erstreckt sich das Leistungsspektrum des IGP von der klebgerechten Konstruktion von Bauteilen und Baugruppen, über die Auslegung und Dimensionierung von Klebverbindung bis hin zur Entwicklung und Qualifizierung des gesamten Klebprozesses sowie der Verbindungsstelle.

Teamleitung & Mehr

 

Klebtechnik

Teamleiterin Linda Fröck im Gespräch

Alle Infos im Überblick

Weiterbildungsangebote für Klebpraktiker:innen und Klebfachkräfte

Projektübersicht Klebtechnik

Unterwasserklebprozess

Untersuchung und Optimierung der Prozessparameter und Werkzeuge zum Unterwasserkleben von Halterungssystemen

Der Betrieb und die Wartung von Wasserbauwerken und -fahrzeugen erfordern häufig die nachträgliche Montage von Ausrüstungsgegenständen, wie Sensoren, Sonarsender oder Korrosionsschutzequipment unter Wasser. Durch Schweißverfahren und mechanisches Fügen entstehen metallurgische sowie mechanische Kerben, weshalb im abgeschlossenen IGF-Projekt Unterwasserkleben (19493 BR) ein geklebtes Haltersystem grundlegend entwickelt wurde. Ziel des aktuellen Vorhabens ist die Untersuchung des Einflusses der Prozessparameter des mehrstufigen Injektionsprozesses (Medien, Zeiten, Drücke) auf die Verbindungsgüte und die Entwicklung eines entsprechenden teilautomatisierten Werkzeugs für den Einsatz durch Taucher oder ROV. Hiermit soll die Prozesssicherheit gesteigert, die Prozessgrenzen nachgewiesen und ein Verfahren für die Anwendung durch ROVs / AUVs vorbereitet werden.

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Alterungsprozess von Klebschichten nachweisen

Nachweis der beschleunigten Laboralterungsprozeduren durch die Identifikation der für die Alterung von Klebverbindungen relevanten Parameter

Die Klebtechnik bietet als Fügeverfahren auch im Schiffbau und der maritimen Produktion große Vorteile. Der Einsatz ist aufgrund des Fehlens von Kenntnissen und geregelten Prüfverfahren zum Alterungsverhalten, nur mit enormem Aufwand möglich und dadurch stark gehemmt. Ziel des Forschungsvorhabens „Klebschichtalterung“ ist es, durch die Identifikation der, für die Alterung von Klebverbindungen relevanten Parameter, beschleunigte Laboralterungsprozeduren nachzuweisen, mit deren Hilfe die Beständigkeit von Klebverbindungen unter maritimen Einsatzbedingungen nachgewiesen werden kann. Die gewonnenen Erkenntnisse und Alterungsprozeduren ermöglich insbesondere KMU einen einfachen und sicheren Einsatz von Klebverbindungen in der maritimen Produktion.

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Systemlösung für ein maritimes Städteshuttle

VP3: Entwicklung und Konstruktion einer Schiffsstruktur

Ziel des Bündnisses E2MUT ist die Entwicklung und Einführung von emissionsfreien urbanen Mobilitätslösungen auf dem Wasser. Neben zwei Verbundprojekten, die sich mit der Infrastruktur und dem Antriebs- und Energiesystemen befassen, beschäftigt sich das VP3 mit der Entwicklung und Konstruktion der Schiffsstruktur, das durch ein neuartiges Design an die Erfordernisse alternativer Antriebssysteme angepasst ist. In fünf Kompetenzfeldern wird unter anderem an der Entwicklung eines schnelles Städteshuttels für den intraurbanen Raum sowie an modernen Binnenfrachtern und Elektrofähren gearbeitet. Die Schiffe ebenen dank innovativer Multi-Hull-Rumpfform mit adaptiver Foil-Unterstützung, die mit neuartigen Fertigungs- und Fügeverfahren aus Faserverbundmaterialien hergestellt werden, den Weg für einen emissionsarmen Personen- und Wirtschaftsverkehr.

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Halterkleben in der Entwicklung

Der zunehmende Konkurrenzkampf im Schiffbau erhöht die Anforderungen an Werften und Zulieferfirmen. Es besteht die Forderung nach immer kürzeren Fertigungszeiten des gesamten Schiffes, sowie zur Realisierung kurzfristiger Änderungen und Kundenwünsche in endnahen Bauphasen. Aus diesem Grund wurde im Forschungsvorhaben (IGF 18527 BG) neben einem zerstörungsfreien Verfahren zum Nachweis der erforderlichen Mindesttragfähigkeiten der Beschichtung, eine Halterfamilie entwickelt. Nach Beendigung des Projektes wurde die schiffbauliche Zulassung bei zwei Klassifikationsgesellschaften durch weiterführende Untersuchungen erlangt. Derzeit werden die Halterungen weiterentwickelt, um mit Hilfe von zwei kombinierten Haltern Hängematten auf Schiffen zu befestigen.

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Überprüfung von Rotorblättern mit Hilfe einer autonomen Drohne

Automatic Rotorblade Groundbased Observation System (Argos)

Zur Wartung von Wind-Energieanlagen gehört auch die regelmäßige Prüfung der Rotorblätter, welche in der Regel alle zwei Jahre durchgeführt werden muss. Nach aktuellem Stand der Technik seilen sich hierfür Industriekletterer an den Rotorblättern herab. Sie überprüfen durch Fotodokumentation sowie Klopfen (Klopfprüfung) an auffälligen Bereichen den Zustand des Blattes. Mittels der zurzeit geläufigen Methoden kann jedoch nur eine partielle und lokale Inspektion am Rotorblatt ermöglicht werden.

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Kleben unter Wasser

Untersuchung und Optimierung der Prozessparameter und Werkzeuge zum Unterwasserkleben von Halterungssystemen

Der Betrieb und die Wartung von Wasserbauwerken und -fahrzeugen erfordern häufig die nachträgliche Montage von Ausrüstungsgegenständen, wie Sensoren, Sonarsender oder Korrosionsschutzequipment unter Wasser. Durch Schweißverfahren und mechanisches Fügen entstehen metallurgische sowie mechanische Kerben, weshalb im abgeschlossenen IGF-Projekt Unterwasserkleben (19493 BR) ein geklebtes Haltersystem grundlegend entwickelt wurde. Ziel des aktuellen Vorhabens ist die Untersuchung des Einflusses der Prozessparameter des mehrstufigen Injektionsprozesses (Medien, Zeiten, Drücke) auf die Verbindungsgüte und die Entwicklung eines entsprechenden teilautomatisierten Werkzeugs für den Einsatz durch Taucher oder ROV. Hiermit soll die Prozesssicherheit gesteigert, die Prozessgrenzen nachgewiesen und ein Verfahren für die Anwendung durch ROVs / AUVs vorbereitet werden.

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Kleben als Fügeverfahren

Inspektionsmethoden für die wiederkehrende Prüfung hochelastischer Dickschicht- und Strukturklebungen in Schiffbauanwendungen

Infolge steigender Leichtbauanforderungen gewinnt das Kleben als Fügeverfahren im Schiffbau an Bedeutung. Der Integration der Klebtechnik steht jedoch auch die fehlende Langzeiterfahrung im Weg. Ziel ist es, geeignete Inspektionsverfahren und -intervalle für den laufenden Betrieb zu finden und die Erfahrungen mit Klebverbindungen im maritimen Bereich auszubauen. Um das zu erreichen, werden für den Schiffbau typische Imperfektionen in Klebverbindungen hinsichtlich ihres Schädigungspotenzials sowie Einflusses auf die Lebensdauer bewertet. Anhand der Erkenntnisse werden sinnvolle Inspektionsintervalle für den Einsatz von Klebverbindungen im Schiffbau festgelegt. Weiterhin werden zerstörungsfreie Inspektionsmethoden für den Gebrauch sowohl auf der Werft als auch auf dem Meer zusammengetragen und auf ihre Anwendbarkeit geprüft.  

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Leistungen

  • Gestaltung und Qualifizierung von Klebverfahren und Klebverbindungen durch Klebstoffauswahl
  • Oberflächenvorbehandlung sowie Entwicklung von klebtechnischen Prozessen
  • Entwicklung von Automatisierungslösungen für klebtechnische Anwendungen
  • Kennwertermittlung für Material und Verbindungen durch statische und zyklische Prüfungen sowie Polymeranalytik
  • Analytische und numerische Berechnung von Klebverbindungen
  • Klebprozessausführung und Bauteilversuche unter simulierten Realbedingungen

Ausstattung

Prüflabor Fertigungstechnik Analytiklabor Klimalabor
  • Statische Universalprüfmaschinen (bis 1000 kN)
  • Dynamische Pulsatoren (0,1 bis 100 kN; 0,1 bis 100 Hz)
  • Temperiertechnik (-170 bis 200 °C)
  • Kleb- und Laminiertechniklabor
  • NC-Werkstatt für Probenpräparation und Vorrichtungsbau
  • Atmosphärendruckplasmaanlage und Strahltechnik
  • Vakuum- und Pumpentechnik für Fertigungsversuche
  • Laborwickelanlage
  • Kontaktwinkelmessgerät
  • DSC-Gerät
  • Rheometer
  • DMA
  • Auf- und Durchlichtmikroskope
  • Robotergeführte Ultraschallprüfanlage
  • Heliumlecktestgerät
  • Thermografiesystem
  • Klimawechselgeräte und Konstantklimaschränke
  • Salzsprühnebelkammern
  • UV- und Xenon-Bestrahlungsanlagen
  • Klimakammer für Großversuche (90m³, -50°C…+60°C)
  • Feldnahe Probenauslagerung (Wasser/Sediment) mit elektrochemischem Monitoring
  • Freibewitterung

Abteilungsleitung: Neue Werkstoffe und Verfahren