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In-situ Röntgen-Tomographie von Klebverbindungen

Entwicklung einer Messmethode zur Bestimmung der Spannungsverteilung bei belasteten flexiblen Klebverbindungen

Klebverbindungen erfreuen sich einer wachsenden Beliebtheit. Sie sind leicht und eignen sich beispielsweise für Multimaterialverbindungen und die Verbindung dünner Bauteile, weshalb sie für den Leichtbau prädestiniert sind. Die Qualität einer Klebverbindungen kann jedoch nicht allein aus den Kennwerten der einzelnen Ausgangsmaterialien bestimmt werden, da diese im Wesentlichen vom Zusammenspiel der verwendeten Werkstoffe und dem sich dadurch ausbildenden Mehrschichtsystem in der Klebschicht abhängt. Als weitverbreitete Methode zur Bestimmung der Verbindungsqualität wird der Zugscherversuch eingesetzt, der jedoch auf stark vereinfachten Annahmen über die Spannungsverteilung in der Klebschicht beruht und den Mehrschichtaufbau vernachlässigt.
In einem abgeschlossenen Forschungsprojekt am Kunststoff-Zentrum SKZ und Fraunhofer IIS in Würzburg wurde deshalb zusammen mit Industriepartnern eine neue und mehrdimensionale in-situ Computertomographie-Messmethodik entwickelt, mit welcher die Messung der lokalen Verformungen diverser Klebverbindungen unter definierter Last ermöglicht wird. Dabei wurde zunächst ein solches in-situ CT-Messgerät mit einer Voxelauflösung von unter 10 µm für den herkömmlichen Zugscherversuch in Anlehnung an DIN EN ISO 1465 gefertigt und eine Software zur Auswertung der Messdaten mittels Digitaler Volumenkorrelation programmiert. Insgesamt wurden vier verschiedene vorwiegend elastische Polyurethan-Klebstoffe mittels in-situ CT untersucht, die lokalen Deformationen bei Belastung bestimmt und die daraus resultierenden Schubdehnungen berechnet. Im Zuge des Projektes konnte allerdings nicht gezeigt werden, dass die gemessenen lokalen Verformungen des Klebstoffs bei Belastung Aufschluss über örtlich vorherrschende Spannungen im Klebstoff geben.