Entwicklung einer Vorgehensweise zur Abschätzung der Einflüsse konstruktions- und fertigungsbedingter Toleranzen auf die mechanischen Eigenschaften von Klebverbindungen unter zyklischer Belastung

Neue Konzepte der Automobilhersteller realisieren Leichtbaueffekte durch die Verwendung neuartiger Werkstoffe und Werkstoffkombinationen. Die Umsetzbarkeit und Effektivität derartiger Leichtbaukonzepte sind aber abhängig von der verwendeten Fügetechnologie, mit der Bauteile und Module zu vollständigen Strukturen und Fahrzeugen verbunden werden. Durch Realisierung belastungsoptimierter Mischbaustrukturen im Karosseriebau sowie dem hiermit verbundenen Einsatz des strukturellen Klebens gelingt es, die Eigenschaften des Fahrzeugs deutlich zu verbessern. Allerdings stehen der optimalen Nutzung des hohen Potenzials struktureller Klebverbindungen im automobilen Rohbau noch fertigungstechnische Fragestellungen gegenüber.
In der industriellen klebtechnischen Fertigung können Toleranzen in der Ausbildung der Fügezone auftreten. Derartige konstruktions- und fertigungsbedingte Einflüsse können die mechanischen Eigenschaften der geklebten Verbindung signifikant beeinflussen. Kalkulierbare Eigenschaften von Klebverbindungen, vor allem unter zyklischer Belastung, sind für den Einsatz der Klebtechnik in der Serienproduktion von entscheidender Bedeutung. Die Kenntnis über das Ausmaß der Beeinflussung durch Fertigungsimperfektionen ist für den Konstrukteur und Fertigungsingenieur eine zentrale Voraussetzung.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die grundlegenden Zusammenhänge zwischen konstruktiven und fertigungstechnischen Toleranzen und den resultierenden Verbindungseigenschaften unter quasistatisch-zügiger und zyklischer Belastung analysiert. Dabei wurde eine Vorgehensweise entwickelt, mit der es möglich ist, durch vergleichsweise einfache Grundversuche unter quasistatisch-zügiger Belastung die Auswirkungen von Fertigungsimperfektionen auf die Schwingfestigkeit geklebter Verbindungen abzuschätzen. Die Anwendbarkeit dieser Methode wurde an einer komplexen geklebten Struktur validiert.
Abschließend wurden die Ergebnisse und Vorgehensweisen zusammengefasst und ein Hinweiskatalog zur Auslegung von Klebverbindungen in zyklisch belasteten Strukturen unter Berücksichtigung von Fertigungseinflüssen erstellt. Durch diesen Hinweiskatalog sollen Anwender der Klebtechnik in die Lage versetzt werden, ihre spezifischen konstruktions- und fertigungsbedingten Toleranzen im industriellen Produktionsprozess analysieren und deren Auswirkungen auf die Lebensdauer geklebter Verbindungen bewerten zu können.