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Thursday, September 17, 2015, Saal Kopenhagen 2:00 PM Fügen von faserverstärkten Kunststoffen III |
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Klebvorbehandlung von Faserverbundwerkstoffen |
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Stefan Kreling / Institut für Füge- und Schweißtechnik
TU Braunschweig, Deutschland David Blass* / TU Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik, Deutschland Klaus Dilger/ TU Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik, Deutschland |
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Faserverbundwerkstoffe bieten durch ihre hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit, sowie die durch die Herstellungsverfahren bedingte Formfreiheit vor allem ein hohes Potenzial für Leichtbauanwendungen im Flug- und Fahrzeugbau aber beispielsweise auch für bewegte Maschinenteile. Eine erhebliche Herausforderung beim Einsatz dieser Werkstoffe besteht jedoch in der Lasteinleitung bzw. darin Fügetechniken einzusetzen, welche die Ausschöpfung des Leichtbaupotenzials ermöglichen. Da die Steifigkeit bzw. Festigkeit des Verbundes von den Verstärkungsfasern dominiert wird, sind Faserschädigungen, wie sie durch das Einbringen von Bohrungen für mechanische Verbindungselemente verursacht werden. Insbesondere in Verbindung mit der lokalen Lasteinleitung mechanischer Fügeelemente und den dadurch am Bohrungsrand auftretenden Spannungsspitzen, zeigen sich klassischer Fügeverfahren (bspw. das Nieten) hinsichtlich der Ausnutzung des Leichtbaupotenzials negativ, da eine Aufdickung des Bauteils notwendig wird. Das Fügeverfahren Kleben hingegen ermöglicht eine flächige Lasteinleitung und somit einen homogenen Spannungsverlauf. Allerdings erfordert das Kleben unter anderem aufgrund der im Herstellungsprozess von Faserverbundbauteilen verwendeten Trennmittel und deren potenziell auf der Bauteiloberfläche verbleibenden Rückstände, einen Vorbehandlungsprozess um eine sichere Klebverbindung zu gewährleisten. Dieser Beitrag gibt eine Übersicht verschiedener sowohl konventioneller als auch in der Entwicklung befindlicher Verfahren zur Klebvorbehandlung von Faserverbundwerkstoffen. Die Verfahren werden anhand der erzeugten Oberflächentopographien und der Ergebnisse mechanischer Prüfungen miteinander verglichen. Im Einzelnen werden als Referenzverfahren die Nutzung von Abreißgeweben, eine Reinigung mit Lösemittel und das Schleifen betrachtet. Als neuartige Verfahren werden das Vakuumsaugstrahlen, eine Verfahrensvariante des Sandstrahlens, die Laservorbehandlung mit unterschiedlichen Wellenlängen und eine Vorbehandlung mittels Atmosphärendruckplasma vorgestellt und die entscheidenden Mechanismen erläutert. Die Darstellungen schließen mit einer kurzen Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Verfahren und einer Vorstellung möglicher industrieller Einsatzfelder. |