Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP
Problemstellung
Die Ursache und Wirkung der prozessbedingten, anisotropen Ausrichtung von Kurzfasern in duroplastischen Strukturklebstoffen ist derzeit noch wenig verstanden. Es sind Einflussgrößen zu definieren, um sich die hieraus ergebenen Stellgrößen nutzbar machen zu können. Das aus den Untersuchungen resultierende vertiefte Materialverständnis hinsichtlich der lokalen Füllstoffbewegung und -ausrichtung eröffnet neue Modellierungs- und Simulationsmöglichkeiten zur numerischen Betrachtung der Klebstoffapplikation sowie des Fügeprozesses mit dem Potential, die Eigenschaften von Klebverbindungen gezielt zu beeinflussen und spezifischen Anforderungen anzupassen.
Zielstellung und Lösungsweg
Es werden die Klebstoffeigenschaften und -kennwerte sowie die Verbindungsfestigkeiten betrachtet, welche sich aus verschiedenen Applikationsprozessen und Fügeteilmaterialien sowie den daraus resultierenden Orientierungen der faserförmigen Füllstoffe ableiten lassen. Mittels zerstörungsfreier μ-CT-Analytik werden die mit variierten Parametern hergestellten Klebstoff- und Verbundproben hinsichtlich des dreidimensionalen Aufbaus der Klebschicht analysiert. Die hierbei abgeleiteten versuchstechnischen Kalibrierdaten dienen der Validierung der auf Basis einer rheologischen Charakterisierung des Klebstoffs entwickelten CFD-Modelle, welche der numerischen Beschreibung des Klebstoffapplikationsprozesses dienen.
Nutzen
Mit genauem Wissen um die Beeinflussung der Klebstoffeigenschaften wird es ermöglicht, kurzfaserverstärkte, klebtechnisch gefügte Konstruktionen unter Berücksichtigung der herstellungsspezifischen mechanischen Klebstoffeigenschaften anwendungsoptimiert und sicher auszulegen, zu planen und simulativ abzubilden. Bestenfalls lassen sich die resultierenden anisotropen mechanischen Eigenschaften des Klebstoffs gezielt nutzen, um die zum Einsatz kommenden Klebstoffvolumina technisch und wirtschaftlich zu optimieren.