Smarter Kleben – bauteilschonend und spannungsarm

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Ziel des Projektes war es, Ansätze zur hochwertigen Verklebung mechanisch
und thermisch empfindlicher Baugruppen mit wärmehärtenden Epoxidsystemen
qualifizierend zu evaluieren.

Im Gesamtergebnis des Projektes können interessierten Firmen durch den
entwickelten Klebstoffpool mit einstellbaren Eigenschaften sowie die
verschiedenen Möglichkeiten der ortsselektiven Temperung individuelle
Lösungen für herausfordernde Klebeverbunde geboten werden, insbesondere in
Bereichen der Sensorik und Optik. Die Auswahl erfolgt dabei anhand der
benutzten Substrate und der Anforderungen an den herzustellenden Verbund.

Projektinhalt
Ausgangspunkt und primärer Projektinhalt des Vorhabens war die
Qualifizierung der beiden Ansätze Klebstoffpool auf Epoxid-/Polysulfid-
Basis und ortsselektive Aushärtung/Temperung zur Entwicklung
verspannungsarmer, vollständig ausgehärteter Klebeverbunde ohne Erwärmung
des gesamten Bauteils. Dazu sollten Klebstoffformulierungen auf Epoxid
-/Polysulfid-Basis sowie eine Technologie zur lokal begrenzten Temperung
entwickelt werden. Diese beiden Ansätze für die klebtechnische Montage
hochwertiger komplexer und empfindlicher Systeme werden im Sinne des
Projekttitels als „Smarter Kleben“ bezeichnet.

Polysulfid und lokale Temperung
Es gelang beispielhaft für die drei Materialgruppen der Gläser, Metalle
und Kunststoffe leistungsfähige Klebstoff-Grundformulierungen zu
entwickeln, welche über die prozentuale Zusammensetzung auf geeignete
Shore-Härten und E-Modulen eingestellt werden können. Wie angestrebt
erhöht sich die Elastizität mit steigendem Anteil des Polysulfids
deutlich.

Für die ortsaufgelöste Temperung wurden drei Konzepte entwickelt:
-       Aufheizen durch Fluss von elektrischem Strom mittels in den
Klebstoff eingearbeitetem Leitruß,
-       durch gezielte Bestrahlung mittels eines defokussierten IR-Lasers
und
-       durch Einbringen und Nutzen eines Heizdrahtes in die Klebefuge.
Im Anwendungsfall muss spezifisch die geeignete Methode ausgewählt und
verwendet werden.

Weiterhin wurden Füllstoffe identifiziert und in die Formulierungen
einbezogen, womit sich der thermische Ausdehnungskoeffizient bei Bedarf
geeignet anpassen lässt.
Angeregt wurde das Vorhaben durch ein wachsendes Interesse sowie
zahlreiche Herausforderungen aus dem industriellen Umfeld die Vorteile der
Fügetechnologie Kleben insbesondere für die Präzisionsklebung optimal
einsetzbar zu machen. Im Fokus stehen die Gewährleistung der
Verbundhaftung auch bei Belastung und die Aushärtung unter besonderer
Schonung der Bauteilumgebung.

Über Innovent

Die Industrieforschungseinrichtung INNOVENT e. V. analysiert, forscht und
entwickelt seit über 30 Jahren in den Bereichen Oberflächentechnik, Primer
und chemische Oberflächenbehandlung, Magnetisch-Optische Systeme,
Biomaterialen und Analytik. Das Institut aus Jena beschäftigt etwa 140
Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen, leitet verschiedene Netzwerke und führt
bundesweit Fachtagungen durch. INNOVENT ist Gründungsmitglied der
Deutschen Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse.