KlebLaser


Förderkennzeichen: MF 140076
Projektlaufzeit: 01.10.2014 bis 30.09.2016

Steigerung der Beständigkeit von Klebverbindungen durch laserstrukturierte Oberflächen

Ziel des Projektes war die Steigerung der Beständigkeit von Klebverbindungen durch eine mechanische Verzahnung von Klebstoff und Grundwerkstoff mittels laserstrukturierten Oberflächen. Erreicht werden sollte dies durch den Einsatz von Laserstrahlen zur Strukturierung der Werkstoffoberfläche in Kombination mit ausgewählten Klebstoffen hoher Temperatur- und Alterungsbeständigkeit. Dabei sollten die Laser- und Verfahrensparameter werkstoff- und strukturspezifisch angepasst sowie in Abhängigkeit der ausgewählten Klebstoffe optimiert werden. Die Klebverbindungen wurden anwendungsorientiert hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit, Temperatur- und Alterungsbeständigkeit bewertet.

Im Rahmen des Projektes wurden sechs verschiedene Materialkombinationen aus verschiedenen Anwendungsbereichen untersucht. Für jedes Material wurden verschiedene Strukturgeometrien untersucht, um die für die jeweilige Fügeverbindung besten Voraussetzungen zu schaffen. Dabei kamen verschiedene Laser zum Einsatz, es wurden zahlreiche Klebverbindungen hergestellt, unter anwendungsnahen Bedingungen belastet und anschließend vergleichend geprüft. Im Anschluss daran wurden Funktionsmuster definiert, an denen der Nachweis der Verbesserung unter realen Einsatzbedingungen erbracht werden sollte.

Eine Verbesserung hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit, Temperatur- und Alterungsbeständigkeit der Klebverbindungen konnte für die Kombinationen 1.4301-Stahl/Glas, Hartmetall/1.2343-Stahl, Hartmetall/Hartmetall, SiSiC-Keramik/1.4301-Stahl sowie Zerodur/Invar erzielt werden. Für die Glas/Glas-Verbindung wurde durch die Laservorbehandlung eine Erhöhung der Prozesssicherheit erarbeitet.

Basierend auf den Untersuchungsergebnissen im Labormaßstab wurden drei Funktionsmuster definiert, hergestellt und bei potentiellen Anwendern unter realen Einsatzbedingungen getestet. Die Ergebnisse dieser Prüfungen bewiesen das hohe Potential der Laserstrukturierung, da auch hier weitreichende Fortschritte bei den teilweise schwierigen Fügeverbindungen erzielt werden konnten. Sie zeigten jedoch auch, dass für den Einsatz in der Praxis noch weiterer Optimierungsbedarf besteht.

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