P 985 – Experimentell basierte Auslegungs- und Qualifizierungsmethode für Montageklebverbindungen im Mischbauunter Berücksichtigung von Fertigungseinflüssen und Betriebsbedingungen

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ISBN: 978-3-946885-19-1 Artikelnummer: 5867a20bc612 Kategorien: ,

Beschreibung

P 985 – Experimentell basierte Auslegungs- und Qualifizierungsmethode für Montageklebverbindungen im Mischbauunter Berücksichtigung von Fertigungseinflüssen und Betriebsbedingungen

Die Forderung nach effizienteren und ressourcenschonenderen Verkehrsmitteln kann nur durch einen effektiven und kostengünstigen Leichtbau erfüllt werden. Hier bietet sich besonders die Mischbauweise an. Bei dieser werden gezielt Materialeigenschaften für einzelne Komponenten ausgenutzt, wodurch ein bunter Mix an Materialien entsteht. Die Fügetechnik ist somit der Schlüssel für erfolgreiche Leichtbaukonzepte. Neben metallischem Mischbau, wie zum Beispiel Stahl-Aluminium-Verbindungen, werden zuletzt verstärkt faserverstärkte Kunststoffe in Kombination mit Stählen eingesetzt.
Die Verwendung derartiger innovativer Werkstoffe ermöglicht aufgrund der vergleichsweise hohen spezifischen Steifigkeit und Festigkeit eine Gewichtsersparnis gegenüber bisherigen Konstruktionen und damit eine Verbrauchs- und Emissionsreduzierung der Fahrzeuge.
Zum Anbinden der Module an die Fahrzeugstruktur werden im Rahmen des Montageprozesses kalt härtende Klebstoffe eingesetzt. In diesen Klebstoffsystemen herrschen bei Mischbauverbindungen während des Betriebs äußerst komplexe Beanspruchungszustände. Diese setzen sich aus rein  mechanischen Lasten, thermischen und hygrischen Beanspruchungen, sowie kombinierter thermo-mechanischer Beanspruchung infolge unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhaltens der Fügeteile bei wechselnden Temperaturen (sog. Δα-Problem“) zusammen.
Bisher wurden die kombinierten Auswirkungen von thermischer und mechanischer Belastung von Montageklebstoffen im Betrieb sowie der Einfluss von Fertigungstoleranzen auf die Lebensdauer der Verbindungen nicht betrachtet. Im zugrundeliegenden Forschungsprojekt wird daher eine analytische Methode entwickelt, mit der es möglich ist, die Lebensdauer von Montageklebstoffverbindungen unter verschiedenen klimatischen Bedingungen zu definieren.
Dazu werden zunächst verschiedene in diesem Bereich zum Einsatz kommende einund zwei-komponentige Polyurethan Klebstoffe hinsichtlich ihrer Diffusionseigenschaften unter wechselnden Temperaturen untersucht. Danach erfolgt die Kombination durch eine statische mechanische Belastung. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wird dann das zyklische Prüfprogramm durchgeführt.
Die im Projekt entwickelte Auslegungsmethode soll den Stahlverarbeitern die Möglichkeit geben, Montageklebverbindungen zwischen Stahl und Anbauteilen aus artverschiedenen Materialien sowohl für statische, als auch für zyklische Belastungen unter wechselnden Klimabedingungen auszulegen, um somit das Leichtbaupotenzial Ihrer Produkte zu optimieren.

Veröffentlichung:
2017

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. G. Meschut, Dr.-Ing. D. Teuenberg, S. Mailänder M.Sc.