Klebeverbindungen: Wie lassen sich Leichtmetalle und Composites sicher verkleben?

Klebeverbindungen: Wie lassen sich Leichtmetalle und Composites sicher verkleben?

Hybride Leichtbau-Konstruktionen aus Leichtmetallen und faserverstärkten Kunststoffen (FVK) rücken derzeit in den Fokus – und damit auch die notwendigen sicherer Fügemöglichkeiten. Eine davon sind Klebeverbindungen. Eine der Herausforderungen beim Kleben sind die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Materialien, aufgrund derer es zu hohen Eigenspannungen kommen kann: Der Klebstoff versagt.

Beispielhafte Abbildung einer hybriden Klebverbindung unter Temperaturänderung (Quelle: Fraunhofer LBF)

Besonders bei hohen strukturellen Lasten lassen sich diese Eigenspannungen nur bedingt durch die Wahl des Klebstoffs ausgleichen. Im Projekt Gohybrid untersucht deshalb das Fraunhofer LBF zusammen mit Partnern seit Anfang 2020 die Gestaltungsparameter einer solchen Verbindung und der Fügeparameter in einer Gesamtsicht auf das System. Ziel des Projektes ist es, durch Gestaltung, Materialauswahl und -aufbau die Beanspruchungen in der stoffschlüssigen Hybrid-Verbindung aus Aluminium und faserverstärkten Kunststoffen (FKV) zu reduzieren.

Neben dem Fraunhofer LBF sind am Projekt die Unternehmen Otto Fuchs, Inpro, Invent, Dupont und der TÜV SÜD beteiligt.

„Als Ergebnis dieses Projektes erwarten wir eine signifikante Steigerung der Marktdurchdringung und der industriellen Anwendung von Hybridverbindungen bei sicherheitsrelevanten Leichtbau-Komponenten, da sich die gewonnenen Erkenntnisse nicht nur auf andere automobile Komponenten, wie beispielsweise Querlenker und Achsen übertragen lassen, sondern insbesondere auch im Aerospace-Bereich und in weiteren Branchen angewendet werden können. Schlussendlich geht es in diesem Projekt um die Entwicklung von großserientauglichen, stoffschlüssigen Verbindungstechnologien für hybride Werkstoffsysteme, die in unterschiedlichen Einsatzbereichen Anwendung finden können, und das mit hohem Individualisierungsgrad und hoher Variantenvielfalt“
Jens-David Wacker, Projekt Gohybrid,  Fraunhofer LBF

Zusammenarbeit im Gohybrid-Projekt (Quelle: Fraunhofer LBF)

In dem Projekt passt das Forscherteam bestehende, aber noch nicht großserientaugliche, stoffschlüssige Verbindungstechnologien vor allem durch gestalterische Maßnahmen an hybride Werkstoffsysteme an. Getestet werden Umsetzbarkeit und Zuverlässigkeit der Klebeverbindungen unter hohen Betriebslasten und Temperaturen – und das ist ein Novum – an einem PKW-Hybridrad mit einem Radstern aus Aluminium und einer Felge aus FVK.

Als Ergebnis erhoffen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verkürzte Entwicklungszeiten, effizientere Fertigungsprozesse, günstigere Produkte und eine verbesserte Ressourceneffizienz bei gleichbleibender Sicherheit.

Bild oben: Hybridrad (Quelle: Otto Fuchs)


Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, KEM, Österreichische Kunststoffzeitschrift, Konstruktionspraxis, Plastverarbeiter

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