Fortschritt im Leichtbau 05.11.2014, 10:06 Uhr

Variabler Klebstoff lässt sich punktuell härten, Rest bleibt elastisch

Einen Kleber, der sich gezielt an bestimmten Stellen härten lässt, während der Rest der Klebeverbindung weich und flexibel bleibt, haben Fraunhofer-Forscher entwickelt. Für die Verbindung von leichten Autoteilen ist der Kleber ideal, denn dort, wo die größten Spannungen auftreten, bleibt er elastisch.

Produktion des BMW i8 in Leipzig: Besonders bei der Fertigung von Elektrofahrzeugen werden CFK-Bauteile eingesetzt, um Gewicht zu sparen. Das hat besonders hohe Ansprüche an die Fügetechnik zur Folge. Mit einem neuartigen Kleber wollen Fraunhofer-Forscher verschiedene Elastizitäten gewährleisten, je nach Bauteil und Anforderung.

Produktion des BMW i8 in Leipzig: Besonders bei der Fertigung von Elektrofahrzeugen werden CFK-Bauteile eingesetzt, um Gewicht zu sparen. Das hat besonders hohe Ansprüche an die Fügetechnik zur Folge. Mit einem neuartigen Kleber wollen Fraunhofer-Forscher verschiedene Elastizitäten gewährleisten, je nach Bauteil und Anforderung.

Foto: BMW

Kleben als Fügetechnik wird gerade im automobilen Leichtbau, wo Bauteile aus CFK verbunden werden müssen, immer wichtiger. Einen Kleber, der außergewöhnlich variabel ist und je nach Material und Einsatzort unterschiedlich gehärtet werden kann, haben jetzt Fraunhofer-Forscher vom Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) in Darmstadt entwickelt. In ein und derselben Klebeverbindung kann der Kleber mit UV-Licht punktuell noch einmal stärker ausgehärtet werden. Das heißt, manche Bereiche bleiben elastisch, während andere besonders hart sind. Die Lebensdauer der gesamten Verbindung verlängert sich deutlich.

Kunststoffe für leichtere Autos müssen miteinander verklebt werden

Besonders für die Automobilindustrie könnte der neue Dual-Cure-Klebstoff zur echten Alternative werden. Denn einerseits wollen die Autobauer ihre Wagen immer leichter bauen und verwenden dafür neue Materialien wie Karbon oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff. Andererseits müssen für die dauerhafte Verbindung solcher Fahrzeugteile auch neue Fügetechniken gefunden werden, denn verschweißen lassen sich die Leichtbaukomponenten normalerweise nicht.

Preformanlage für CFK-Bauteile im BMW-Werk Landshut: CFK-Bauteile werden nicht verschweißt wie Stahlbauteile, sondern verklebt. Fraunhofer-Forscher haben jetzt einen neuen Kleber entwickelt, der höhere Ansprüche erfüllen soll.

Preformanlage für CFK-Bauteile im BMW-Werk Landshut: CFK-Bauteile werden nicht verschweißt wie Stahlbauteile, sondern verklebt. Fraunhofer-Forscher haben jetzt einen neuen Kleber entwickelt, der höhere Ansprüche erfüllen soll.

Quelle: BMW

Hier kommen zum Beispiel strukturelle Klebstoffe zum Einsatz, wie sie am LBF in Darmstadt von Jan Spengler und seinen Kollegen entwickelt werden. Der Chemiker sieht neben der dauerhaften Verbindung bei diesen Klebern noch andere vorteilhafte Eigenschaften, speziell im Karosseriebau. Die Klebstoffe wirken nämlich zusätzlich dichtend und dämpfend, wodurch Dämmmaterial und dadurch weiteres Gewicht eingespart werden kann.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
invenio Virtual Technologies GmbH-Firmenlogo
IT Process Consultant (m/w/d) digitale Produktentwicklung invenio Virtual Technologies GmbH
Großraum Stuttgart / Böblingen, Ismaning / München Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Embedded Softwareentwickler (m/w/d) Excellence
Dortmund Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Testingenieur (m/w/d) Excellence
Dortmund Zum Job 
Airbus-Firmenlogo
Industrial Factory Planner (d/f/m) Airbus
Hamburg Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Hardware-Entwickler Leistungselektronik (m/w/d) Excellence
Dortmund Zum Job 
LVR-Klinikum Düsseldorf - Kliniken der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf-Firmenlogo
Technikerin / Techniker Hochbau (m/w/d) LVR-Klinikum Düsseldorf - Kliniken der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Düsseldorf Zum Job 
Hydro-Tech GmbH-Firmenlogo
Bauleiter (m/w/d) Abteilung Betoninstandsetzung Hydro-Tech GmbH
Bobingen Zum Job 
Qioptiq Photonics GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Produktionsleiter (w/m/d) Qioptiq Photonics GmbH & Co. KG
Wacker Chemie AG-Firmenlogo
Experte (w/m/d) für Betriebstechnik Wacker Chemie AG
Airbus Defence and Space GmbH-Firmenlogo
Hardware / Software Assurance Engineer (d/m/f) Airbus Defence and Space GmbH
Manching Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Leitung Planung und Bau Energieerzeugungsanlagen (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
Buss Fertiggerichte GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur Bereich Technik (m/w/d) Buss Fertiggerichte GmbH
Ottersberg Zum Job 
RAYLASE GmbH-Firmenlogo
Support Engineer (Software & Controls) (m/w/d) im Technical Competence Center (TCC) RAYLASE GmbH
Weßling Zum Job 
MKS Instruments Deutschland GmbH´-Firmenlogo
Manufacturing Engineer (m/w/d) MKS Instruments Deutschland GmbH´
B&S Baupartner GmbH-Firmenlogo
Planungsingenieur (Fachrichtung TGA, Versorgungstechnik, Gebäude-, Energie- und Klimatechnik) - Planung HLS -Technische Gebäudeausrüstung (m/w/d) B&S Baupartner GmbH
Berlin-Köpenick Zum Job 
B&S Baupartner GmbH-Firmenlogo
Technischer Zeichner, Techniker als Systemplaner (Fachrichtung TGA, Versorgungstechnik, Gebäude-, Energie- und Klimatechnik) - Planung HLS-Technische Gebäudeausrüstung (m/w/d) B&S Baupartner GmbH
Berlin-Köpenick Zum Job 
Knauf Gips KG-Firmenlogo
Betriebsingenieur (m/w/d) Elektrotechnik Knauf Gips KG
Iphofen Zum Job 
Jungheinrich AG-Firmenlogo
Experte (m/w/d) Manufacturing Execution System (MES) Jungheinrich AG
Norderstedt (50% Home-Office) Zum Job 
Jungheinrich AG-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Antriebsauslegung Jungheinrich AG
Norderstedt (50% Home-Office) Zum Job 
Ingenieurbüro Ziesche-Firmenlogo
Planungsingenieur (m/w/d) für elektrotechnische Anlagen (Stark- und Schwachstromanlagen) Ingenieurbüro Ziesche
keine Angabe Zum Job 

Beim Crash schluckt der Kleber einen Teil der Aufprallenergie

Im Crashtest schneiden geklebte Autos meist besser ab als genietete oder verschweißte. Die Klebefuge verformt sich bei einem Aufprall und schluckt dadurch einen Teil der Aufprallenergie. Hier kommt der neue Dual-Cure-Kleber von Jan Spengler ins Spiel. „Klebstoffe, die in zwei Schritten aushärten, gab es schon länger am Markt“, sagt Spengler. „Bislang gibt es aber ausschließlich Produkte mit konstanter Elastizität, die an jeder Stelle die gleiche Steifigkeit aufweisen.“ Spenglers Kleber aber hat eine variable Elastizität.

Dieser Dual-Cure-Klebstoff mit variabler Elastizität verlängert die Lebensdauer einer Klebverbindung deutlich.

Dieser Dual-Cure-Klebstoff mit variabler Elastizität verlängert die Lebensdauer einer Klebverbindung deutlich.

Quelle: Fraunhofer LBF

Dabei wird der erste Härtungsmechanismus durch Wärme in Gang gesetzt, was den Kleber weich und flexibel macht. Wird diese Klebeverbindung nun mit UV-Licht bestrahlt, wird der Kleber noch einmal zusätzlich gehärtet. Das Besondere: Diese extra Aushärtung lässt sich ganz gezielt an bestimmten Stellen starten. Nur an diesen Stellen vernetzen sich die Polymerketten zusätzlich und der Kleber wird steifer. Der Rest bleibt geschmeidig.

Punktuelle Aushärtung bringt größere Formstabilität

Beim Auto ist dies insofern interessant, weil sich dort die Spannungen durch die Schwingungsbelastungen niemals gleichmäßig verteilen. Vor allem an den Rändern einer Klebefuge bilden sich Spannungsspitzen und die Verbindung wird stark beansprucht.

Prüfung eines CFK-Karosserieteils im BMW-Werk in Landshut: Die Anforderungen an die Fügetechnik wird durch neue Materialien immer höher.

Prüfung eines CFK-Karosserieteils im BMW-Werk in Landshut: Die Anforderungen an die Fügetechnik wird durch neue Materialien immer höher.

Quelle: BMW

Der neue Kleber aus dem Fraunhofer-Institut macht diese Belastungsverformungen besser mit, weil die Ränder elastisch bleiben und Spannungsspitzen abfedern. Eine punktuelle Verhärtung des Klebers in der Mitte bringt dagegen dauerhaft eine größere Formstabilität der Verbindung und der verklebten Fahrzeugkaroserie.

 

Ein Beitrag von:

  • Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck ist seit 2001 journalistisch unterwegs in Print- und Online-Medien. Neben Architektur, Kunst und Design hat sie sich vor allem das spannende Gebiet der Raumfahrt erschlossen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.