Simulation - zu wenig Daten von Herstellern

Beim Kleben im Automobilbau nutzen die OEMs noch lange nicht alle Möglichkeiten, betont Dr.-Ing. Gerhard Schmöller: "Oft existiert die falsche Annahme, man könne Klebeverbindungen nicht berechnen - und daher lässt man die Finger davon."

Tatsächlich aber, so der Geschäftsführer der immersive SIM engineering GmbH, München, ließen sich durch Simulationen bereits eine ganze Reihe entscheidender Fragen beantworten.

Zwar habe man noch Schwierigkeiten bei der Berechnung der absoluten Festigkeiten von Verklebungen. Recht gut im Griff habe sein Ingenieurbüro, das mit dem Institut für Fügetechnische Fertigungsverfahren in Garching-Hochbrück eng zusammenarbeitet, aber etwa den Einfluss von Klebeverbindungen auf die Gesamtsteifigkeit des Bauteils oder Optimierungen hinsichtlich einer klebgerechten Konstruktion der Fügestelle.

Auch das Verhalten unter Hitze und Kälte sei darstellbar. So lasse sich gut simulieren, wie sich Klebverbindungen bei stark unterschiedlicher Wärmeausdehnung der verbundenen Elemente verhalten und welche Klebstoffart in welcher Schichtdicke sich am besten eigne.

Auch welche Einflüsse Klebverbindungen auf das Schwingungsverhalten des Gesamtsystems der verbundenen Teile besitzen, lasse sich gut darstellen. Finite-Elemente-Simulationen setzt Dr. Schmöller auch ein, um die Effekte während der Klebstoff-Aushärtung zu berechnen: Zum einen geht es dabei um die 'Klebstoffschwindung', also die Volumenreduzierung infolge der Vernetzung beim Aushärten der Klebstoffe. Zum anderen spielt bei warmhärtenden Systemen eine Rolle, dass sich in der Abkühlphase auch die verbundenen Teile unterschiedlich stark zusammenziehen. In beiden Fällen resultieren 'eingefrorene' Spannungen.

Ein bedeutendes Problem für die Simulation von Klebverbindung sieht Dr. Schmöller allerdings in den erforderlichen Materialkennwerten: Über die Klebstoffe erhalte man vom Hersteller selten mehr Daten als die Zugscherfestigkeit- und selbst diese Information sei für Berechnungen nur bedingt verwertbar.

Erheblich besser ließen sich Verklebungen simulieren, wenn wenigstens noch das E- und das Schubmodul bei verschiedenen Temperaturen bekannt seien. Derzeit sei man darauf angewiesen für Simulationen viele Kenndaten erst einmal selbst zu ermitteln.