Fraunhofer-Gesellschaft

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Volumenschrumpf vorhersagen und rechtzeitig einplanen

Molecular Modelling der Klebstoffhärtung
 
: Kolbe, J.; Wirts-Rütters, M.; Amkreutz, M.; Hoffmann, M.; Nagel, C.; Knaack, R.; Schneider, B.

Adhäsion. Kleben und Dichten 53 (2009), Nr.9, S.38-42
ISSN: 0001-8198
ISSN: 0943-1454
ISSN: 1619-1919
ISSN: 2192-8681
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IFAM ()
Eigenspannung; Epoxid; Härtung; heiß härtendes Bindemittel; Klebstoff; Molekülkettenbewegung; Quellungsverhalten; Schrumpfspannung; Schrumpfung; Simulationsmodell; Spannungsrelaxation; Theorie-Experiment-Vergleich

Abstract
Die hier dargestellte Verknüpfung von experimentellen Methoden und Simulation auf verschiedenen Ebenen (Molekülebene bis zum geklebten Bauteil) zur computergestützten Vorhersage des Härtungsschrumpfes ist erfolgreich implementiert und kann für die Lösung anwendungsrelevanter Probleme genutzt werden. Dieser Ansatz bietet zwei wesentliche Vorteile: Zum einen werden die makroskopischen Eigenspannungen und Eigenverformungen geklebter Bauteile direkt auf die molekulare Netzwerkstruktur zurückgeführt, welche implizit den Einfluss der realen Reaktionskinetik berücksichtigt. Zum anderen ist die Methode unabhängig von Schwindungsmessungen, welche stark fehlerbehaftet bzw. je nach Klebstoff gar nicht durchführbar sind. Damit ist sie mit einer hohen Genauigkeit für verschiedenste Klebstoffe und Anwendungen einsetzbar. Zusätzlich können anhand der aus dem Molecular Modelling erhaltenen Strukturen auch Berechnungen zum Quellverhalten, zu mechanischen Eigenschaften oder thermischen Ausdehnungen durchgeführt werden. Der nächste Schritt ist die Implementierung des Relaxationsverhaltens in die Berechnungen, da Klebstoffe aufgrund ihrer molekularen Struktur in der Lage sind, Spannungen abzubauen. Ebenso sollen heißhärtende Klebstoffe betrachtet werden, bei denen es zusätzlich zum Härtungsschrumpf aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten zu Spannungen in den geklebten Bauteilen kommen kann. Eine konsequente Weiterverfolgung des beschriebenen Lösungsweges ermöglicht es in Zukunft, auch komplexe Aufgabenstellungen, bei denen sich mehrere Phänomene überlagern, zu betrachten.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-110087.html