Faserverstärkte Kunststoffe, hochfeste Stähle und der moderne Multimaterial-Leichtbau führen zu einem stark zunehmenden Einsatz der Fügetechnologie Kleben. Entscheidend für die Qualität des Endproduktes ist die finale Lage des Kleb- oder Dichtstoffs. Lufteinschlüsse oder eine Unterfüllung des Spalts führen dabei unter anderem zu Einbußen in der Lastübertragungsfähigkeit. Die gezielte Optimierung der Klebraupenlage mit dem Ziel einer vollständigen Klebspaltfüllung bei minimalem Materialeinsatz ist derzeit technisch sehr aufwendig. Richtlinien für ein zielführendes Vorgehen oder effiziente numerische Werkzeuge zur Prognose der Spaltfüllung fehlen.
Um insbesondere bei sicherheitsrelevanten oder medial belasteten Anwendungen eine nicht-ausreichende Spaltfüllung unbedingt zu vermeiden, wird im Fertigungsprozess mitunter eine deutliche (30-50%) Überfüllung des Spaltes realisiert. Der überschüssige Klebstoff tritt in diesem Fall aus dem Spalt aus, was ökologische und ökonomische Nachteile hat. Beim Verpressen entsteht im sich verengenden Spalt eine Quetschströmung zwischen den Fügeteilen. Erst die Beherrschung dieser Quetschströmung führt zur gewünschten Spaltfüllung innerhalb der konstruktiven Toleranzen und ist ein Kernziel dieses Forschungsprojekts.
Explizite Methoden zur Beschreibung der Quetschströmung sind hingehen bisher nicht verfügbar. Aktuelle Simulationen beschreiben in der Regel Mehrphasenströmungen basierend auf den Navier-Stokes-Gleichungen. Die geometrischen Verhältnisse einer, oftmals wenige zehntel Millimeter hohen aber mitunter meterlangen, Klebfuge führen dabei häufig zu numerischen Instabilitäten oder ausufernden Rechenzeiten. Modellierungsmethoden, die spezifisch für Systeme mit den vorliegenden Längenverhältnissen entwickelt wurden und nur die relevanten Variablen einer Quetschströmung im engen Spalt betrachten, sind für tribologische Anwendungen vorhanden und dort fest etabliert und werden hier auf das Kleben und Dichten übertragen. Das unmittelbare Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, solche am IDS der TU Braunschweig entwickelten Methoden zur effektiven Beschreibung von Quetschströmungen aus der Tribologie heranzuziehen, auf das Kleben und Dichten zu transformieren und zu erweitern sowie deren Einsatzfähigkeit am Fraunhofer IFAM in Bremen an akademischen und praktischen Systemen experimentell zu validieren.
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