Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Leichtbauteile variabel verkleben

04.11.2014

Neue Materialien machen Autos, Flugzeuge und Co. leichter. Das Problem: Viele dieser Werkstoffe lassen sich nicht schweißen. Doch es gibt eine alternative Fügetechnik. Gradientenklebstoffe halten Fügeteile über die gesamte Betriebsdauer sehr gut zusammen. Zudem sind sie besonders crashresistent.

Abspecken ist angesagt. Der weltweite Trend zur Gewichtsreduktion zeigt sich auch in der Automobilbranche. Immer leichter sollen die Wagen werden – zum Beispiel durch neue Materialien wie ultrahochfeste Stähle oder Karbon, kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff.


Dieser Dual-Cure-Klebstoff mit variabler Elastizität verlängert die Lebensdauer einer Klebverbindung deutlich.

© Fraunhofer LBF

Doch egal welches Diätprogramm mit welchen Leichtbaukomponenten die Hersteller auch wählen, etwas wollen sie alle realisiert wissen: die optimale und lebenslange Verbindung der Fahrzeugteile. Doch Duroplaste, die oftmals als Matrix für Faserverbundwerkstoffe dienen, lassen sich zum Beispiel nicht verschweißen. Also braucht es eine andere Fügetechnik.

Die beste Lösung ist das Verkleben. »Wir arbeiten vor allem mit strukturellen Klebstoffen, die Fügeteile dauerhaft verbinden und zusätzlich eine gewisse Formstabilität erzeugen«, sagt Dr.-Ing. Jan Spengler, Chemiker im Bereich Kunststoffe am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt. Diese Klebverbindungen haben einen besonderen Vorteil: Sie sind deutlich crashresistenter als andere Verbindungstypen.

Darüber hinaus besitzen Klebstoffe bessere Dämpfungseigenschaften als Metall und verbessern die NVH-Eigenschaften. Die Abkürzung steht für Noise, Vibration, Harshness und ist die Bezeichnung für als Geräusch hörbare oder als Vibration spürbare Schwingungen in Kraftfahrzeugen. »Die Klebschicht wirkt wie ein klassischer Dämpfer. So lässt sich Dämmmaterial und damit Gewicht einsparen«, sagt Dr.-Ing. Halvar Schmidt vom Bereich Betriebsfestigkeit des LBF.

Gleichzeitig hart und weich

Seit eineinhalb Jahren erforschen die beiden Sparten »Kunststoffe« und »Betriebsfestigkeit« des LBF Dual-Cure-Klebstoffe. Ihre Besonderheit: Sie härten in zwei Schritten aus. Diese Gradientenklebstoffe benötigen dabei Luftfeuchte, Wärme, anaerobe Bedingungen oder UV-Licht, um den ersten Härtungsmechanismus in Gang zu setzen. Ein anderer Aktivator initiiert anschließend die zweite Härtung.

»Derartige Klebstoffe sind schon länger am Markt erhältlich. Bislang gibt es allerdings ausschließlich Produkte mit konstanter Elastizität. Sie weisen an jeder Stelle die gleiche Steifigkeit auf«, berichtet Spengler. »Uns ist es gelungen, einen innovativen Dual-Cure-Klebstoff mit variabler Elastizität herzustellen.«

Der erste, durch Wärme gestartete Härtungsmechanismus umfasst die gesamte Klebstoffschicht und liefert ein weiches, flexibles Produkt. Durch die Bestrahlung mit UV-Licht wird eine weitere Härtung in Gang gesetzt. Der Clou: Diese Reaktion lässt sich ganz gezielt an bestimmten Stellen starten.

Lediglich an den UV-exponierten Orten vernetzen sich die Polymerketten zusätzlich. Das führt lokal zu einer größeren Steifigkeit. Auf diese Weise erhalten die Forscher vom LBF etwa ein Stück Kunststoff mit einer ganz weichen und einer ganz harten Hälfte.

Dank des Steifigkeitsgradienten lässt sich die Lebensdauer solcher innovativen Klebverbindungen deutlich verlängern. Bei jeder Fahrt muss das Fahrzeug die auftretenden Schwingungsbelastungen verkraften.

Beim Einwirken äußerer Belastungen verteilen sich die Spannungen stets ungleichmäßig über die Klebfläche. An den Rändern der Fuge bilden sich Spannungsspitzen. Dort wird die Verbindung übermäßig stark beansprucht.

»Unser neu entwickelter Klebstoff mit spezifischem Steifigkeitsgradienten ist an den Rändern elastisch und macht die Verformung durch Belastungen besser mit. Die Spannungsspitzen werden abgefedert. In der Mitte wiederum wurde die Klebschicht lokal aufgehärtet und ist entsprechend fest, was für dauerhafte Formstabilität der Verbindung und der verklebten Fahrzeugkarosserie sorgt«, erläutert Spengler.

Dr.-Ing. Jan Spengler | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2014/November/leichtbauteile-variabel-verkleben.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie