Seite - 7 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

1. EINLEITUNG 7 Klebeverbindung Die Klebeverbindung ist die derzeit im automobilen Einsatz von FKVmeist verwendetste Verbin- dungstechnik. Sie wird sowohl als alleiniges Fügeverfahren wie auch inKombinationmit einemwei- terenmeist kalten Fügeverfahren verwendet. Es handelt sich hierbei um ein flächiges Fügeverfahren, welches nach Schürmann [2] hinsichtlich der Krafteinleitung und der Spannungsverteilung für FKV als sehr geeignet gilt.DurchdenKlebstoffkönnen auchDichtfunktion undKorrosionsschutz erfolgen. Ebenso von großemVorteil ist, dass bei der Verklebungwedermit einer faserschädigendenmechani- schen Bearbeitung (Bohren oder Stanzen) nochmit einer Kerbwirkung auf die FKV zu rechnen ist [2].Klebeverbindungen sindnebenartgleichenVerbindungen zwischenDuroplasten,Elastomerenund Thermoplasten auch für die Verbindung artfremderWerkstoffe geeignet. Als Beispiele können hier Verklebungen zwischenDuroplasten undElastomerenwie auch zwischenmetallischenBauteilen und Duroplasten (VerklebungLife-Drive-Module des i3 derBMW)genanntwerden. Nachteilig gestaltet sich ein meist hoher Aufwand, um die Oberflächen der zu verklebenden Bau- teile vorzubereiten und mit einer klebstoffspezifischen Oberflächenvorbehandlung zu versehen. Dies ist besonders bei unpolaren und amorphen Oberflächen der Thermoplaste zu berücksichtigen [14]. Zur Verklebung von FKV werden häufig Klebstoffsysteme mit zwei Komponenten verwendet. Aus prozesstechnischer Sicht ergibt sich hieraus wegen der einzuhaltenden Offenzeiten und Aushärtezei- ten eine deutliche Einschränkung. Hinzu kommen Störgrößenwie Schmutz, Öl-, Fettrückstände und Temperaturschwankungen im Fertigungsumfeld, welche den Prozess nachteilig beeinflussen. Einige dieser Nachteile erhofft man sich durch die Entwicklung und Verwendung von Drei-Komponenten- Klebstoffsystemen in der Fahrzeugfertigung zu ersparen. Bei den heißaushärtenden Klebstoffen, die meist aus einer Klebstoffkomponente bestehen, ist auf eine entsprechende Temperaturbeständigkeit derWerkstoffe und die werkstoffspezifische thermisch induzierteMaterialausdehnung zu achten. Für alleKlebstoffsysteme gilt bei derVerarbeitung, dass eine Scherbelastung desKlebstoffs zu vermeiden ist. Dies ist bei Verklebungen von geschlossenen Profilen und Knotenelementen zu berücksichtigen. Dies führtwiederum zuProblemstellungen in derBauraumgestaltung [16]. EineKlebeverbindung,wie inAbbildung 1.5 dargestellt, ist nur bei Schubbelastungen geeignet, hohe Kräfte zu übertragen [2]. Kopfzug und Schälbelastungwirken sichmeist in einem spontan eintreten- demTotalversagen der Klebstoffverbindung aus. Die für die Festigkeit und Belastbarkeit relevanten Parameter sind dieÜberlappungslänge, die Verklebungsbreite, dieGröße desKlebstoffspalts und die Klebstoffeigenschaften (E-Modul,Dehnung) selbst [2]. Das Institut für Füge- und Schweißtechnik (IFS) der TUBraunschweig untersucht das Schmelzkle- ben von thermoplastischenWerkstoffen [17]. Hierbei handelt es sich um ein Fügeverfahren das dem Kleben zugeordnetwerden kann.DieEnergie zumAufschmelzen derThermoplaste kanndurchWär- meeinleitung (z.B. Heizelement oder Heißgas) realisiert werden, ist jedoch auch durch mechanische Energieeinbringungmöglich, wie dies in derArbeit vonVluggen [17] untersuchtwurde. Schraub- undNietverbindungen Eine weitere Gruppe der Fügeverfahren, die für die Verwendung mit FKV geeignet und deren An- wendung bereits industrialisiert ist, lässt sich übergreifend als Bolzenverbindung beschreiben [2]. Die wichtigstenAnwendungen sinddie Schraub- undNietverbindungen, die sowohl in derLuft-&Raum- fahrt, aber auch für Strukturbauteile in der Fahrzeugtechnik verwendet werden. Eine weitere Form derBolzenverbindung stellt der Stehbolzen dar, der direkt in das Laminatmit eingearbeitetwird [2], aber auch dieVariante eines aufgeklebtenBolzens [17]. NebenBolzenverbindungen und aufgeklebten Bolzen kommen auch Dirketverschraubungen undGewindeeinsätze für die Verbindung von thermo- plastischenBauteilen zumEinsatz [16]. Die Varianten der Schraub-, Niet- und Stehbolzen sind vor allem durch ihre Anwendungsfelder zu trennen.Bei denSchraub- undNietverbindungenhandelt es sichmeist umhochbelastete Strukturan- wendungen,diedurcheinendefiniertenLastpfadundeineKrafteinleitungüberflächigeVorspannkräfte und Reibkräfte realisiert werden. Bei den Stehbolzen werden geringe Kräfte übertragen. Sie dienen