Konstitutive Modellierung warmaushärtender Klebverbindungen aus duktilmodifiziertem Epoxidharz
Patrik Kühlmeyer
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der konstitutiven Modellierung von Klebverbindungen aus warmaushärtenden Strukturklebstoffen, die aus Epoxidharz bestehen und deren Matrix mithilfe von Additiven duktil modifiziert wird. Strukturklebstoffe kommen in verschiedenen Industriezweigen wie beispielweise im Maschinenbau, der Luft- und Raumfahrttechnik oder im Fahrzeugbau zum Einsatz. Im zuletzt benannten werden sie häufig im Karosserierohbau verwendet, wo im Zuge des Leichtbaus zielgerichtet auf verschiedene Materialien mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften zurückgegriffen wird. Dort hat sich die Klebtechnik als stoffschlüssige Technik neben verschiedener formschlüssiger Fügeverfahren bewährt und etabliert, da Klebstoffe unter anderem in der Lage sind, thermisch induzierte Relativverschiebungen zwischen den einzelnen Komponenten der Karosserie auszugleichen und Verformungsenergie bei Crashbeanspruchung zu dissipieren. Die Klebstoffklasse, die für solche Zwecke eingesetzt wird, gehört zur Gruppe der einkomponentigen Reaktionsklebstoffe, welche bei hohen Temperaturen aushärten (warmaushärten). Daher können bereits während der Fertigung der Klebschicht Relativverschiebungen entstehen, die ausreichen, um die Klebschicht irreversibel zu deformieren oder zu schädigen – unter Umständen sogar bis zum Versagen. Für eine sichere Auslegung ist daher ein Materialmodell für die Klebverbindung notwendig, welches die Beanspruchung der Klebschicht während der Fertigung und im Betrieb bis zum Versagen mittels der Finite-Elemente-Berechnung prognostizieren kann.
