Frühzeitig wissen, was eine Klebverbindung kann

(Bild: CADFEM GmbH)

Frühzeitig wissen, was eine Klebverbindung kann

Berechnung. Simulation. Prozesssicherheit.

Je früher beim Kleben unterschiedlichster Werkstoffe Aussagen über die Haltbarkeit der Verbindung gemacht werden können, um so eher kann die Produktion prozesssicher starten. Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist dabei ein bewährtes Werkzeug, dessen Möglichkeiten Projektbeteiligte kennen sollten.

Veranstatungsnummer: KLF 09
Ihr Kontakt: Sandra Kiefer

Kontext

Viele Klebstellen werden immer noch mit zu viel Sicherheit oder gar vermeintlich hoher Sicherheit und damit suboptimal konstruiert. Parallel dazu sind bei der Bauteilentwicklung Designregeln der Klebfugengeometrie zu berücksichtigen. Eine Vielzahl von Faktoren haben damit einen großen Einfluss auf die Klebfestigkeit und damit letztendlich die Qualität vieler Produkte. Doch das muss nicht zum Problem werden, denn Klebstoffversagen durch Zugscherung, Schub und Schälung und auch der Verzug der Bauteile nach dem Aushärteprozess sind in vielen Fällen vorhersagbar. Die klebgerechte Simulation und Berechnung der Bauteile sind damit entscheidende Bausteine der Entwicklung und die Basis für erfolgreiche Verbindungen sowie die Umsetzung sicherer Verarbeitungsprozesse.

Inhalte

Wissenswertes zu Klebverbindungen

  • Einsatzgebiete mit Vor- und Nachteilen von Klebverbindungen
  • Übersicht zu Prüfmethoden für Klebschichten
  • Klebstoffversagen durch Zugscherung, Schub und Schälung
  • Klebfugengeometrie: Gestaltungsregeln und Einfluss der geometrischen Gestaltung auf die Klebfestigkeit
  • Definition der Klebfestigkeit
  • Klebfestigkeit und Klebschichtverformung
  • Einfluss Überlappungslänge und Schichtdicke

Vorhersagemöglichkeiten der Klebefestigkeit

  • ​Überschlägige Berechnung nach Volkersen
  • Tabelle: Linearelastisch isotrope Eigenschaften von Klebstoffen
  • Tabelle: Metallfaktoren einiger gängiger Fügeteilwerkstoffe
  • Berechnung mit FEM am Beispiel einer Zugprobe

Eigenspannungen und Verzug im Aushärteprozess

  • Unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten
  • ​Chemische Reaktionsschwindung
  • Unterschiedliche Temperaturverteilung
  • Berücksichtigung des Gelpunkts (Glastemperatur)
  • Berechnung mit FEM am Beispiel einer geklebten Winkelversteifung

Kriechverhalten und Relaxation von Klebeverbindungen

  • Charakterisierung des Material-Kriechens
  • Klassifizierung der Kriechbereiche
  • FEM: Material-Ansätze für Kriechen
  • FEM-Anwendungs-Bsp.: Langzeit-Relaxation einer Achsverbindung

Simulation des Abreißvorgangs einer Klebung

  • ​Charakterisierung der Cohesive Zone Materialgesetze
  • Ermittlung der Cohesive Zone Parameter
     (Beispiele aus CADFEM-Praxis)
  • Hinweise zu Komplexität und Berechnungsaufwand
  • Anwendungsmöglichkeiten und Beispiele

Ihr Nutzen

Nach einem Besuch dieses Seminars kennen Sie die entscheidenden Faktoren zur erfolgreichen Berechnung und FEA-Simulation von Klebverbindungen und erweitern zielgerichtet Ihr Wissen um leistungsfähige Klebverbindungen. Und damit nicht alles graue Theorie bleibt, wird die Umsetzung effektiver und praxisgerechter FEA-Modelle demonstriert.

Referent Dipl.-Ing. Ulrich Barthold

Dipl.-Ing. Ulrich Barthold

Dipl.-Ing. Ulrich Barthold

Vita von Dipl.-Ing. Ulrich Barthold
  • Studium der Technischen Kybernetik an der Universität Stuttgart
  • 1988 Berufsstart bei der Kodak AG Stuttgart in der Forschung und Entwicklung als Elektronikdesigner.
  • 1990 Einführung der Finite Elemente Methode (FEM), Mehrkörper Simulation und Anwendung bei KODAK.
  • Ab 2002 bei der CADFEM GmbH Niederlassung Stuttgart: FEM-Analysen im Kundenauftrag, Aufbau und Leitung Berechnungsteam (Bereich Consulting)
  • 2011-12 Referent und -Autor für Seminare zur Strukturmechanik und Mechatronik (Bereich Service)
  • Ab 2013 wieder 80% Consulting und 20% Seminare und Support
  • Experte für nichtlineare Strukturmechanik der FEM (>30 Jahre FEM-Praxis)