Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Methodenentwicklung zur numerischen Auslegung von Klebverbindungen mit lackierten Fügeteilen

Strukturen des Fahrzeug-, Schienenfahrzeug-, und Landmaschinenbaus werden im Produktionsprozess häufig mit ein- oder mehrschichtigen Lackierungen vor Umwelteinflüssen geschützt. Beim strukturellen Kleben auf lackierten Oberflächen muss die Lackierung neben funktionellen und dekorativen auch mechanische Anforderungen erfüllen. Die Lackschicht wird zum Konstruktionselement und muss bei der sicheren Auslegung geklebter Strukturen berücksichtigt werden. Dafür geeignete Auslegungsmethoden und Simulationsmodelle fehlen bisher, da die Haftfestigkeit einer Lackierung bisher nur unzureichend ermittelt werden kann. Derzeit existiert eine Vielzahl an lackspezifischen Prüfungen zur Untersuchung der Lackeigenschaften. Prüfverfahren zur Bewertung der mechanischen Festigkeit, welche die Eignung des Lackes als Untergrund für strukturelle Klebungen ermitteln können, fehlen derzeit. Dadurch können beschichtete Oberflächen aktuell nicht bei der numerischen Auslegung geklebter Strukturen berücksichtigt werden.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung geeigneter Prüfkonzepte zur Ermittlung mechanischer und klebtechnisch relevanter Eigenschaften von Lacken. Darüber hinaus werden die lackspezifischen Materialkennwerte in einem kombinierten Simulationsmodell, bestehend aus Fügeteilen, Klebschicht und Lackschicht, implementiert, sodass Lacke als Konstruktionselement in Fügeverbindungen abgebildet werden können. Die Lackschicht wird dabei mit geeigneten Kohäsivzonenmodellen beschrieben, wodurch die differenzierte Untersuchung von Klebschichtversagen und Lackdelamination in einem kombinierten Simulationsmodell ermöglicht wird. Entwicklungs- und Berechnungsdienstleister, zu denen häufig KMU zählen, werden mit den gewonnenen Erkenntnissen in die Lage versetzt, geklebte Strukturen mit lackierten Oberflächen effizienter auszulegen. Die zeit- und ressourcenaufwändige Produktentwicklung kann verkürzt und durch die entwickelte Methodik wissenschaftlich abgesichert werden.