Analyse, Simulation und Modifizierung der anisotropen Eigenschaften faserverstärkter Klebstoffe

Die Ursache und Wirkung der Ausrichtung von Kurzfasern in Strukturklebstoffen ist derzeit noch wenig verstanden. Deshalb sollen in diesem Projekt Einflussgrößen definiert werden, um ein vertieftes Materialverständnis zu erhalten. Die Erkenntnisse zur lokalen Füllstoffbewegung und -ausrichtung eröffnen neue Modellierungs- und Simulationsmöglichkeiten für die numerische Berechnung der Klebstoffapplikation und des Fügeprozesses. Dadurch können die Eigenschaften von Klebverbindungen gezielt beeinflusst und an spezifische Anforderungen angepasst werden.

Der Lehrstuhl für Fertigungstechnik der Universität Rostock (LFT) betrachtet die Klebstoffeigenschaften und -kennwerte sowie Verbindungsfestigkeiten, die sich aus dem Applikationsprozess sowie der sich daraus ergebenden Faserausrichtung ableiten. Die am LFT mit variierten Parametern hergestellten Klebstoff- und Verbundproben werden am Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig (ifs) mittels zerstörungsfreier μ CT Analytik analysiert. Der Fokus liegt dabei auf dem dreidimensionalen Aufbau der Klebschicht. Auch die Einflüsse der Faserausrichtung auf den Versagensbeginn werden mit FEM-Simulationen betrachtet. Die vom ifs abgeleiteten versuchstechnischen Kalibrierdaten dienen zur Validierung der am Lehrstuhl für Mikrofluidik der Universität Rostock (LFM) aufgebauten CFD-Modelle, welche parallel nach abgeschlossener rheologischer Charakterisierung entwickelt werden und der numerischen Beschreibung des Klebstoffapplikationsprozesses dienen.

Mit dem genauen Wissen, wie Klebstoffeigenschaften beeinflusst werden, können KMU kurz-glasfaserverstärkte klebtechnische Konstruktionen anwendungsoptimiert und sicher auslegen, planen und simulativ abbilden. Der experimentelle Aufwand für KMU wird durch eine validierte, verlässliche Simulationsmethodik erheblich reduziert.