DFG DI 769/17-1

Thermo-hygro-mechanische Charakterisierung und kontinuumsmechanische Modellierung schnell härtender Polyurethan-Klebstoffe

Arbeitsgruppe: Kleben und Mechanisches Fügen

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Sarah Ernst

Projektträger: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Laufzeit: 01.10.2016 bis 30.09.2019 (36 Monate)

Beschreibung

Im Rahmen innovativer Technologien wie zum Beispiel den Leicht- und Hybridbauweisen im Fahrzeugbau werden in steigendem Maße Polyurethan-Klebstoffsysteme eingesetzt. Diese verhalten sich bei Raumtemperatur elastisch bzw. viskoelastisch und können große Deformationen ertragen. Damit sind sie für Klebungen mit hohen dynamischen Beanspruchungen geeignet und können, aus unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verbundenen Substrate, resultierende Spannungen gut ausgleichen.

Grundsätzlich findet man im industriellen Einsatz verschiedene Härtungsmodelle für Polyurethan Klebstoffe: Neben den feuchtigkeitshärtenden einkomponentigen Systemen findet man zweikomponentige Polyurethansysteme. Beide Varianten können vergleichbare Endeigenschaften besitzen. Erstere Systeme werden häufig durch eingemischte Feuchtigkeit beschleunigt und so ebenfalls zweikomponentig verarbeitet. Die Unterschiede der aufgezählten Systeme liegen in der Art und der Geschwindigkeit der Reaktion zum fertigen Elastomer.

Die Härtungsreaktion des Klebstoffsystems ist zudem abhängig von der Temperatur. Durch diesen Zusammenhang lassen sich im Anwendungsprozess Härtungszeiten über die Temperaturführung steuern. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass nicht jeder Klebstoff und vor allem nicht jedes Polyurethansystem für eine Härtung bei erhöhter Temperatur geeignet ist.

In der Industrie liegt ein reges Interesse vor, die Geschwindigkeit von Aushärteprozessen zu erhöhen, ohne die mechanischen Eigenschaften der Klebung negativ zu beeinflussen.

  • Um diesem Bedarf gerecht zu  werden, werden im Rahmen dieses Forschungsvorhabens folgende Themen bearbeitet:
  • Untersuchung und Verständnis der bei beschleunigter Aushärtung im Klebstoff ablaufenden thermo-hygrischen Prozesse;
  • Untersuchung der Abhängigkeit der mechanischen Eigenschaften des Klebstoffes von der Temperaturführung während des Aushärteprozesses;
  • Entwicklung eines thermomechanisch-chemisch gekoppelten Materialmodells und Implementierung in ein Finite-Elemente Programm;
  • Validierung des entwickelten Materialmodells und Durchführung von Parameterstudien zur Optimierung des Aushärteprozesses.

Förderhinweis

Das Vorhaben DI 769/17-1 wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Sarah Ernst Sarah Ernst
Dipl.-Ing.

+49 531 391 955 08
sarah.ernst@tu-braunschweig.de

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