Modellierung der beschleunigten Aushärtung von induktiv erwärmten Klebeverbindungen

Auch die Baubranche erkennt die Chancen und Vorteile der Klebtechnik und es entstehen immer mehr Anwendungsmöglichkeiten. Im Bereich der strukturellen Verbindungen haben sich zweikomponentige Epoxidharz- und Polyurethanklebstoffe aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften als besonders geeignet erwiesen. Diese benötigen allerdings viel Zeit zum Aushärten, weshalb verschiedene Schnellhärteverfahren erforscht und entwickelt werden. Derzeit verspricht die induktive Schnellhärtung in Kombination mit Curie-Partikeln aufgrund ihrer hohen Prozessbeschleunigung und automatischen Regelung großes Potential. Hierbei wird der Klebstoff über beigemischte Partikel indirekt erwärmt, wodurch die exotherme Reaktion beschleunigt wird. Um das Verfahren besser zu verstehen und zu optimieren, wurde ein numerisches Modell entwickelt, welches die physikalischen, chemischen und mechanischen Phänomene des Verfahrens kombiniert und transient berechnen kann. Das Modellwurde experimentell, am Beispiel von "eingeklebten Stäben\ validiert und ist in der Lage die zeitliche Entwicklung von Temperatur, Aushärtegrad, Enthalpie, Klebstoffsteifigkeit sowie die resultierenden Spannungen über den gesamten Prozess zu prognostizieren. Anhand einer Parameterstudie wurde u. a. die Induktionsdauer optimiert und gezeigt, dass die Heizrate proportional zum Partikelgehalt und der Klebschichtdicke ist.