Analyse und Vorhersage rezeptur- und zeitabhängiger Enthaftungserscheinungen geklebter SMC-Bauteile

19488 N

Forschungsstelle 1: Universität Paderborn
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik
Projektleiter 1: Frau M.Sc. Katharina Henkel 
Laufzeit: 01.08.2017 - 31.07.2019

Gesteigerte Anforderungen an Faserverbundwerkstoffe z.B. hinsichtlich Class-A-Oberflächen oder Brandschutz führen zu einer stetigen Weiterentwicklung bestehender Sheet Molding Compound (SMC)-Rezepturen. Während SMC-Bauteile vor dem Kleben üblicherweise durch Anschleifen oder „Primern“ vorbehandelt wurden, hat die Forderung nach besserer Wirtschaftlichkeit des Fertigungsprozesses zu einer Entwicklung von Klebstoffsystemen geführt, für die bei einer Warmhärtung ein trockenes Abwischen des SMC-Bauteils als Oberflächenvorbehandlung ausreicht. Der Verzicht auf eine manuelle Vorbehandlung vor dem klebtechnischen Prozess führt bei einzelnen SMC-Rezepturen zu Enthaftungserscheinungen und durch Grenzflächendelamination schließlich zum Versagen der Verbindung während des Lebenszyklus des Bauteils. Und das, obwohl eine prozessintegrierte Aufrissprüfung jeweils am Folgetag nach dem Fügen mit >90% Faserausriss bewertet wurde. Es ist bisher nicht bekannt, welche Phänomene (Migration niedermolekularer Bestandteile, Hydrolyse, thermische oder chemische Zersetzung) in Abhängigkeit von der SMC-Rezeptur und der Oberflächenvorbehandlung (trockene Reinigung / Plasmabehandlung) zur Ausbildung verminderter Adhäsion zwischen Klebstoff und SMC führen. Dies soll in diesem Projekt untersucht werden. Zunächst soll das Alterungsverhalten der geklebten Verbindung in Abhängigkeit verschiedener Additive und Füllstoffe sowie der Oberflächenvorbehandlung analysiert werden. Auf Basis dieser Ergebnisse sollen grundlegende Gestaltungsrichtlinien abgeleitet und eine Methode zur Charakterisierung des Alterungseinflusses qualifiziert und evaluiert werden. Damit haben Anwender und Rohstoffhersteller die Möglichkeit, die Langzeitstabilität geklebter SMC-Verbindungen vorherzusagen und zu bewerten. So können im Vorfeld Probleme während des Produktlebenszyklus vermieden werden, ohne dass die Entwicklungszeit sich verlängert. Mit den Forschungsergebnissen können Unternehmen sicherstellen, dass der Einsatz von SMC-Rezepturen für neue Werkstoffanforderungen keinen negativen Einfluss auf das Alterungsverhalten geklebter SMC-Bauteile hat.

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BMWi-Logo Das IGF-Vorhaben Nr. 19488 N der Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
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