Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Inspektionsmethoden für die wiederkehrende Prüfung hochelastischer Dickschicht- und

Strukturklebungen in Schiffbauanwendungen

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Qualifizierung von Inspektionsverfahren und -intervallen für die wiederkehrende zerstörungsfreie Prüfung von geklebten Verbindungen im Schiffbau, um so die Sicherheit der Verbindungen zu garantieren und damit den Einsatz der Klebtechnik zu ermöglichen. Dazu sind die Schiffbau-spezifischen Fehlertypen in strukturellen und hochelastischen Klebverbindungen zu identifizieren und deren Einfluss auf die Restlebensdauer zu ermitteln. Nachfolgend müssen Verfahren identifiziert, erprobt und ggf. adaptiert werden mit denen die zerstörungsfreie Ermittlung aller relevanten Eigenschaften der Klebungen nach der Fertigung und während der Schiffsbetriebsphase möglich ist. Abschließend sind Inspektionsroutinen und -intervalle in einem Regelwerkentwurf festzuschreiben. Der wissenschaftliche Lösungsweg sieht eine enge Zusammenarbeit mit dem PA, bestehend aus Werften, Geräteherstellern, Dienstleistern und einer regelsetzenden Klassifikationsgesellschaft, vor. Nach der Analyse der relevanten Fehlertypen, sind sowohl theoretische Untersuchungen als auch experimentelle Arbeiten im Labormaßstab geplant. Die Arbeiten zu den hochelastischen Klebstoffen erfolgen bei der Forschungsstelle 1 (IFAM), die zu den strukturellen Klebstoffen bei der FST 2 (IGP). In der letzten Projektphase werden alle Entwicklungen unter realen Umgebungsbedingungen an schiffbaulichen Strukturen erprobt. Im Ergebnis liegen neue Erkenntnisse zum Einfluss von Fehlern auf das Tragverhalten von schiffbaulichen Klebverbindungen sowie geeignete Inspektionsverfahren zu deren Überwachung vor. Für eine effiziente Umsetzbarkeit der Ergebnisse wird ein Merkblatt erstellt, das nach Projektende zu einer Richtlinie des DNV GL werden soll. Dadurch profitieren von den gemeinsamen Forschungsaktivitäten insbesondere die kmU, bei denen 2013 ca. 75% der 68.000 im Schiffbau Beschäftigten arbeiteten.

Der Ansatz ermöglicht Fügeprozesse ohne Schädigung der Substrate und so eine optimierte Materialausnutzung bei vergleichbaren oder auch erhöhten Lebensdauern. Ohne diese Grundlagenarbeit bleiben derartige Ansätze wenigen großen Unternehmen mit entsprechenden F&E-Ressourcen vorbehalten, für KMU ist dieser Aufwand nicht leistbar.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen der Besichtigung von Werften und Betrieben weiterer Branchen, die schon seit geraumer Zeit

klebtechnische Fertigungsprozesse bei der Herstellung ihrer Produkte nutzen, wurden Schadensarten von

Klebverbindungen identifiziert, die im Herstellungsprozess und während des Betriebs entstanden sind. Daraus

wurden vier generische Schadensformen (Adhäsions-, Volumenfehler, Rissbildung der Klebschicht, Fehlbildung

der Klebfugengeometrie) abgeleitet, die hinsichtlich ihres Schädigungspotenzial mechanisch bewertet wurden.

Für einen hochelastischen Dickschichtklebstoff lässt sich als Fazit der Untersuchungen festhalten, dass

Dickschichtklebungen in Bezug auf ein breites Spektrum der betrachten generischen Fehlerarten vergleichsweise

gering sensitiv sind. Vermieden werden sollte das Auftreten großer Abweichungen von der Sichtfugenbreiten

sowie das Vorhandensein von größeren Adhäsions- und Volumenfehlern in der Sichtfuge. Für die Klasse der

Strukturklebstoffe ergab sich aus den quasistatischen Zugscherversuchen ungealterter und gealterter Proben

sowie den schwingenden Zug-Druck-Versuchen mit ungealterten Proben, dass Adhäsions- und größere

Volumenfehler vermieden werden sollten.

Weiterhin wurden aussichtsreiche zfP-Verfahren identifiziert, um die zuvor definierten und mechanisch

charakterisierten Fehlerarten zu detektieren. Zur Detektion von Fehlern in hochelastischen Dickschichtklebungen

und Strukturklebungen eignete sich im gleichen Maß besonders die US-Prüfung.