Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Berücksichtigung des Einflusses fertigungsinduzierter Vorverformungen warmaushärtender Klebstoffe auf die Schwingfestigkeit geklebter Verbindungen

Im Bereich des modernen Leichtbaus hat sich das Multi-Material-Design als einer der Schlüsselfaktoren zur Reduzieren der Emissionen hervorgetan und wird von OEMs, KMU und Ingenieurbüros in vielen industriellen Branchen eingesetzt. Strukturrelevante Verbindungen werden dabei häufig durch warmaushärtende Klebstoffsysteme realisiert, die beispielsweise während des KTL-Trocknungsprozesses aushärten. Aufgrund der Verbindung artverschiedener Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten oder einer inhomogenen Erwärmung der Gesamtstruktur aus artgleichen Werkstoffen, kommt es während der Klebstoffaushärtung zu Relativverschiebungen der Fügepartner. In einem vorangegangenen Projekt konnte nachgewiesen werden, dass es durch Dehnungsbehinderungen der ausgehärteten Klebschicht zu signifikanten Änderungen der Tragfähigkeiten kommt. Es stellt sich eine Abhängigkeit der mechanischen Eigenschaften von der Größe und Richtung der Vorverformungen ein. Da das Verhalten bereits unter quasistatischer und crashartiger Belastung beobachtet wurde, ändern sich die Eigenschaften unter schwingender Belastung mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit ebenfalls. Die ist der Anlass für das Forschungsprojekt.

Das vorrangige Ziel dieses Forschungsvorhabens liegt in der Entwicklung einer Methode zur schwingfestigkeitsgerechten Auslegung von Klebverbindungen unter Berücksichtigung der thermisch bedingten Vorverformungen. Anhand einer simulativen Abbildung des Aushärtevorgangs sollen dafür Schädigungswerte ermittelt werden, sodass der direkte Einfluss der Größe und Richtung der Relativverschiebungen auf die Schwingfestigkeit in die Lebensdauerberechnung einfließt. Dabei profitieren die KMU nicht nur von der Nutzung der entwickelten Berechnungsmethode, sondern auch von der Qualifizierung der für die Auslegung notwendigen Datenbasis beruhend auf standardisierten und abgesicherten Laborversuchen.