Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Analyse, Simulation und Modifizierung der anisotropen Eigenschaften faserverstärkter Klebstoffe

Die Ursache und Wirkung der Ausrichtung von Kurzfasern in Strukturklebstoffen ist derzeit noch wenig verstanden. Daher sind Einflussgrößen zu definieren, um sich 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 Berechnung der Klebstoffapplikation und des Fügeprozesse mit dem Potential, die Eigenschaften von Klebverbindungen gezielt zu beeinflussen und spezifischen Anforderungen anzupassen. Der Lehrstuhl für Fertigungstechnik der Universität Rostock (LFT) betrachtet die Klebstoffeigenschaften und -kennwerte sowie Verbindungsfestigkeiten, welche sich aus dem Applikationsprozess sowie der sich daraus ergebenden Faserausrichtung ableiten. Die am LFT mit variierten Parametern hergestellten Klebstoff- und Verbundproben werden am Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig (ifs) mittels zerstörungsfreier µ CT Analytik hinsichtlich des dreidimensionalen Aufbaus der Klebschicht analysiert und die Einflüsse der Faserausrichtung auf den Versagensbeginn durch FEM-Simulationen betrachtet. Die vom ifs abgeleiteten versuchstechnischen Kalibrierdaten dienen zur Validierung der am Lehrstuhl für Mikrofluidik der Universität Rostock (LFM) aufgebauten CFD-Modelle, welche parallel nach abgeschlossener rheologischer Charakterisierung entwickelt werden und der numerischen Beschreibung des Klebstoffapplikationsprozesses dienen. Mit dem genauen Wissen um die Beeinflussung der Klebstoffeigenschaften wird KMU ermöglicht, kurzglasfaserverstärkte klebtechnische Konstruktionen unter Berücksichtigung der herstellungsspezifischen mechanischen Klebstoffeigenschaften anwendungsoptimiert und sicherer auszulegen, zu planen und simulativ abzubilden. Auch lässt sich der experimentelle Versuchsaufwand für KMU durch eine validierte, verlässliche Simulationsmethodik reduzieren.