Kleben - Fugetechnik der Zukunft W. Brockmann

1 Einfuhrung

Alle technisch genutzten Werkstoffe lassen sich heute miteinander und untereinander verkleben und damit fla- chig, stoffschliissig und hochfest verbinden. Das Kleben kennzeichnet daher die groljte Flexibilitat aller bekannten Verbindungstechniken. Ein weiterer Vorzug besteht darin, da13 durch den FiigeprozeB Kleben, der warmearm oder warmefrei durchgefiihrt werden kann, die Struktur der zu fiigenden Werkstoffe praktisch nicht verandert wird. Damit lassen sich Verbunde nahezu beliebiger Art herstellen, in denen jeweils die positiven Stoffeigenschaften der Verbin- dungspartner ausgenutzt werden konnen, ohne die oftmals auch vorhandenen Nachteile in Kauf nehmen zu miissen. Die Klebtechnik eroffnet daher demverbundgedanken als neben der Werkstoffoptimierung wesentlichen Weg zur Verbesserung von Produkten his heute nicht zu iibersehen- de Moglichkeiten.

Die wichtigste Anforderung an eine Klebung ist nicht, wie oft zu horen, die absolut erreichbare technische Leistungsfahigkeit beispielsweise in Form von Festigkeits- kennwerten. Wenngleich natiirliches Bestreben von Ent- wicklern, Konstrukteuren und auch Wissenschaftlern ist, bestimmte Fertigungs- und Fugeprobleme so gut wie moglich zu losen, fiihrt gerade dieses Vorgehen zum alten und immer wieder beklagten Kampf mit den Okonomen, fur die Giite in erster Linie hohe Produktkosten bedeutet. So nimmt es denn nicht Wunder, dalj auch die der Klebtechnik zugewandte Forschung sich weitgehend mit den sogenannten strukturellen Klebstoffen und Klebver- bindungen befaBt hat, die den Ingenieur zwar faszinieren, die aber nur als relativ kleiner Anwendungsbereich der gesamten, technisch bedeutsamen Technik anzusehen sind. Kein Bauteil und keineverbindung braucht besser zu sein, als tatsachlich notwendig, was sich am besten am allen bekannten Beispiel von Etiketten oder Preisschildchen auf Gebrauchsgiitern erlautern laljt, die ohne Beschadigung der Oberflachen kaum zu entfernen sind. Sie sind ,,zu gut".

Dies oder auch das Gegenteil, der abgefallene Klebha- ken in Kiiche oder Badezimmer, liegt daran, dalj exakte Anforderungsprofile an Funktionsfahigkeit und Lebens- dauer von Klebverbindungen unter bestimmten Umwelt- bedingungen vielfach gar nicht existieren; un,d es liegt natiirlich auch daran, dafi Funktionsfahigkeit und Lebens- dauer wegen unzureichender Kenntnis der Adhasionsme- chanismen und der Stoffeigenschaften, manchmal nicht befriedigender Konstruktionsmethoden und nicht zuletzt zwar brancheniiblicher, dennoch unzureichender Kurzzeit- erprobungsverfahren nicht exakt vorausbestimmt worden sind. In diesem Fall sind die Klebverbindung und damit das Bauteil streng genommen nicht kalkulierbar und werden

Vortrag gehalten auf der SWISSBOND '92 in Basel.

vorsichtshalber iiberdimensioniert . Dies hinterlaljt beim Hersteller und zuweilen auch beim Verbraucher Unbeha- gen .

Die letzte Feststellung klingt negativ, ist es bei genaue- rem Hinsehen aber nur selten. Denn einerseits existieren trotz vielerlei Klagen in manchen Bereichen der Klebtech- nik recht umfassende Grundlagenkenntnisse, die sich viel- fach auf analoge Bereiche durchaus ubertragen lassen, manche Probleme, wie das Fehlen exakter Konstruktions- regeln werden uberbewertet, da viele Verbindungen bis ins Detail konstruktiv gar nicht durchgebildet zu werden brauchen, und das tatsachlich noch fehlende Grundlagen- wissen insbesondere iiber die Langzeiteigenschaften der Adhasion und auch der kohasiven Eigenschaften der Klebstoffe kann heute, wenn dies auch kein befriedigender Zustand ist, durch stoffgerechte und durchdachte Kurzzeit- priifungen zur Simulation der Langzeiteinfliisse durchaus erfolgreich uberspielt werden.

Zugegebenermaljen herrscht im Bereich der Klebtech- nik heute noch ein erhebliches MaB an Empirie. Dies auljert sich nicht zuletzt darin, daB normenartige und allseits anerkannte Regelwerke zur Gestaltung, Berech- nung, Ausfiihrung und Qualitatssicherung von Klebungen, wie sie beispielsweise in der Schweiljtechnik als selbstver- standlich existieren, fur den Bereich des Klebens nicht vorhanden sind; dies gilt auch fur die Klebstoffauswahl und die Festlegung bestimmter Verfahrensparameter wie bei- spielsweise die Oberflachenvorbehandlung der Fiigeteile, die fast immer gefordert, keineswegs aber immer gebraucht wird.

Viele Probleme mit Klebverbindungen stammen, das muB aus der Erfahrung des Autors einmal deutlich gesagt werden, daher, dalj man von der Klebtechnik Dinge verlangt, die man von anderen Technologien nie verlangen wurde. Kleben soll einerseits moglichst einfach sein und schnell gehen, d. h. der fertigungstechnische Aufwand soll so gering wie moglich sein, obwohl man von anderen Fertigungstechnologien weilj, dalj Aufwand und Qualitat in bestimmtem Zusammenhang stehen. Zum anderen soll ein Klebstoff moglichst alles konnen, beispielsweise auf Glas und Holz sowie Metallen haften, obwohl keiner von einer Stahlschweiljelektrode erwartet, daB diese etwa auch zurn Verbinden von Kupfer geeignet ist.

2 Stand von Forschung und Entwic klung

In den letzten zehn Jahren hat sowohl in der Industrie aber auch besonders in auljerindustriellen Forschungsinsti- tutionen weltweit Aktivitat zur Beseitigung der damals noch erheblichen Wissensliicken iiber die Grundlagen des Klebens insbesondere als Hochleistungsverbindungsver- fahren eingesetzt. Dies war teilweise auf erhebliche Pro- bleme mit geklebten Konstruktionen zum Beisiel im Flugzeugbau zuriickzufiihren, die zwar Kosten verursacht,

432 0933-5137l9211212-0432$3.50 + ,2510 Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 23, 432-436 (1992) 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1992

Menschen aber nicht in Gefahr gebracht haben. Als Konsequenz dieser Aktivitaten kann heute festgestellt werden, da13 das Kleben von Aluminium- und Titanlegie- rungen jetzt auf fundierten Grundlagenkenntnissen beruht und im wesentlichen nur noch Optimierungsschritte in Richtung vereinfachter Oberflachenvorbehandlungsver- fahren und einfacher zu handhabender Klebstoffe erforder- lich sind. Auch in anderen Bereichen konnten groBe Forschungsvorhaben initiiert werden, so beispielsweise in der Bundesrepublik Deutschland ein zu guten Teilen vom Bundesministerium fur Forschung und Technologie, gefor- dertes Vorhaben, an dem Klebstoffhersteller, Rohstoffher- steller, Anwender der Klebtechnik und verschiedene For- schungsstellen beteiligt waren. Dieses Vorhaben, das sich mit dem konstruktiven Kleben von Eisenwerkstoffen, Glas und Leichtmetallen rnit Hinblick auf die Anwendung im Fahrzeugbau, der Optik, dem Apparatebau und dem Luftfahrzeugbau befaBte, hat gezeigt, daB eine kooperative Gemeinschaftsforschung, wie sie die SchweiBtechnik seit Mitte der zwanziger Jahre kennt, trotz wettbewerblicher Vorbehalte auch im Bereich der Klebtechnik vorzuglich funktionieren kann und zu interessanten und zukunfts- trachtigen Teilergebnissen fuhrt, von denen spater einige genannt werden. Grundlagen der Adhasion wurden ebenso behandelt wie Berechnungsverfahren und Applikations- techniken. Ein Bericht (1) gibt Zeugnis uber diese Aktivi- taten. DaB es allerdings nicht gelang, ein Vorhaben dieser GroBenordnung, das bei einer Laufzeit von etwa 4 Jahren naturgemal3 nur Teilaspekte des Klebens behandeln konn- te, weiterzufuhren, hat vielerlei Griinde, ist dennoch auBergewohnlich bedauerlich. Denn Kontinuitat in For- schung und Entwicklung, das wiederum hat die SchweiB- technik gelehrt, ist unbedingt erforderlich, um einerseits Technologien dem jeweiligen Stand der Ingenieur-Kunst entsprechend weiterzuentwickeln, und auBerdem unbe- dingte Voraussetzung dafur. Dies nicht zuletzt, weil insbe- sondere der Ingenieur auf einen guten Technologie- und Wissenstransfer angewiesen ist, da er Informationen aus den verschiedensten Bereichen der Grundlagenforschung in Produkte umzusetzen hat.

Der Technologietransfer im Bereich des Klebens ist allerdings bis auf Tagungsaktivitaten und sporadisch erscheinende Veroffentlichungen nicht befriedigend. In universitaren Ausbildungsgangen ebenso wie in der Ausbil- dung von Fachhochschulen kommt das Kleben nur zuwei- len und dann meist sehr verkurzt uberhaupt vor. In der Berufsausbildung erscheint es erst zogernd in den Lehrpla- nen der Berufsschulen. Fachingenieure fur Klebtechnik und fachlich ausgebildete Techniker im Bereich des Kle- bens gibt es nicht. Auch hier wird man sich am Beispiel der SchweiBtechnik orientieren mussen, die uber all dieses verfugt und damit zu einer vollstandig kalkulierbaren Technologie geworden ist.

Ansatze zu einer Verbesserung dieser Situation sind zu erkennen. Dies gilt insbesondere fur die vom Deutschen Verband fur SchweiBtechnik in Verbindung rnit For- schungsinstitutionen betriebene Einfuhrung von fachlich qualifizierten Zusatzausbildungen fur Ingenieure und Techniker.

Verbesserter Technologietransfer ist prinzipiell auch mit der Einfuhrung allgemein zuganglicher Datenbanken oder sogar Expertensysteme forderbar, und auch hier sind Ansatze zu erkennen. Der Autor steht diesen Bestrebun- gen zumindest zur Zeit jedoch auBerordentlich skeptisch gegenuber, da die zweifellos vorhandenen umfangreichen

Kenntnisse uber EinfluBfaktoren beim Kleben bisher soweit gestreut und sowenig systematisiert sind, dal3 es erhebliche Probleme bereiten wird, sie derzeit in ein logisch funktionierendes System einzufugen. Das Hauptproblem besteht darin, neben einer Normierung zu sammelnder Daten diese vor Eingabe in das System kritisch, d. h. aufiergewohnlich fachkundig zu bewerten. Dazu reicht das Wissenspotential Einzelner und auch einzelner For- schungsgruppen bei weitem nicht aus. Andererseits lassen alle Versuche, in tabellarischer Form Einzeldaten uber die Leistungsfahigkeit und Anwendungsmoglichkeiten des Klebens zusammenzufassen, bisher erkennen, dal3 eine zusammenfassende Darstellung noch nicht moglich ist und wenn sie denn doch geschieht, ungewohnlich gefahrlich sein kann.

3 Anwendungsgebiete des Klebens heute und in Zukunft an ausgewahlten Beis pielen

Trotz dieser vielleicht etwas retardierenden Feststellun- gen darf aber nicht ubersehen werden, dal3 die Klebtechnik teilweise schon seit vielen hundert Jahren und heute besonders auch in konstruktiven Bereichen eine sehr leistungsfahige Verbindungstechnik ist und in Zukunft in noch viel groBerem Umfang sein wird. Sie steht heute nicht mehr nur, wie friiher immer konstatiert, im Wettbewerb rnit anderen Verbindungstechniken sondern ist oft einzige Voraussetzung dafur, dal3 Produkte rnit bestimmten Eigen- schaften uberhaupt realisiert werden konnen. Die Zukunft wird dies noch deutlicher machen.

3.1 Flugzeugbau

Beginnt man, der Tradition folgend, bei der Erwahnung von Anwendungsgebieten der Hochleistungsklebtechnik mit dem Flugzeugbau, so ist hier nicht zuletzt auf Grund von in den siebziger Jahren aufgetretenen Problemen rnit wenigen Ausnahmen Ruckschritt oder Stagnation beim Einsatz und der Weiterentwicklung des Klebens festzustel- len. Wenngleich unbestreitbar bleibt, daB im Metallflug- zeugbau durch konsequente Anwendung der Klebtechnik gegenuber dem dominierenden Nieten etwa 10-15% des Strukturgewichts gespart werden konnen, was bei einem grofieren Verkehrsflugzeug immerhin bis zu 4 Tonnen ausmachen kann, hat man sich zunachst unter dem Aspekt der Gewichtsoptimierung sehr intensiv den faserverstark- ten Kunststoffen, insbesondere kohlenstoffaserverstarkten Systemen zugewandt , die, konsequent und umfassend eingesetzt , ebenfalls zu Gewichtseinsparungen in etwa gleicher GroBenordnung fiihren konnen. Allerdings hat dieser Weg zwar ohne Zweifel zur Leistungsoptimierung der Flugzeuge beigetragen, zu der auch, was oft ubersehen wird, grofiere Sicherheit der Passagiere und Insassen in einem Brandfall zahlen kann. Andererseits hat insbeson- dere der Einsatz kohlenstoffaserverstarker Kunststoffe zu einer unenvarteten Kostenexplosion gegenuber der kon- ventionellen Metallbauweise gefiihrt. Vergleichbare Bau- teile, etwa Spoiler oder Landeklappen kosten weit uber doppelt so viel, wenn sie aus Faserverbuqdwerkstoffen gefertigt sind. AuBerdem besteht weltweit Unsicherheit uber die Vereinheitlichung von Reparaturverfahren, so daB

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bei einzelnen Beschadigungen gegebenenfalls ein Aus- wechseln der Teile erforderlich wird, was bei den hohen Teilekosten besonders schmerzlich ist. Die hohen Bauteil- kosten fur kohlenstoffaserverstarkte Kunststoffe sind nicht nur werkstoffbedingt. Vielmehr schlagen hier, bei weitge- hend angewandter Integralbauweise, d. h. der Realisation monolitischer Strukturen rnit sehr komplexer Geometrie, die Fertigungskosten erheblich zu Buche, die sich nach Ansicht des Autors wiederum durch Anwendung der Klebtechnik und Aufbau der groljen, komplexen Struktu- ren aus einfacher geformten Einzelkomponenten unter Venvendung der Klebtechnik erheblich senken lieBen.

Ein anderer Weg, namlich Ruckkehr zur Metallbauwei- se, wie teilweise erkennbar, fuhrt wiederum zum Einsatz des Klebens, gegebenenfalls unter Einsatz der bis heute nicht ganz problemlosen Aluminium-Lithium-Legierun- gen, von denen aus einigen Versuchsreihen bekannt ist, da13 sie zumindest klebtechnisch auch unter Langzeitaspekten wohl wenige Probleme bereiten werden. Gewichtsminimie- rung und Senkung der Fertigungskosten werden im Flug- zeugbau die dominierenden Aspekte bleiben. Die der Gewichtsoptimierung sind etwas in den Hintergrund getre- ten, weil die Treibstoffpreise in den letzten zehn Jahren nicht in dem Mafie gestiegen sind, wie dies erwartet wurde. Wie die Preisentwicklung in Zukunft verlaufen wird, ist nicht vorauszusehen. Allerdings treten Rohstofffragen heute gegenuber Umweltaspekten zuruck und damit der Treibstoffverbrauch wiederum in den Vordergrund. Ge- wichtsreduzierung ist hier, wie bei allen Transportmitteln, einer der wichtigsten Wege zur Ersparnis. Dem stehen heutzutage bezuglich der Klebtechnik noch relativ hohe Fertigungskosten im Vergleich zum weitgehend automati- sierten Nieten entgegen. Allerdings ist eine Kostensen- kung in diesem Bereich beispielsweise durch vereinfachte Oberflachenvorbehandlungsverfahren, Einsatz pastoser unter Umstanden kalthartender Klebstoffe rnit weitgehend automatisierter Applikation in den Bereich des wahr- scheinlichen geriickt.

3.2 Fahrzeugbau

Gewichtsreduktion wird sowohl im Personenwagenbau als auch im Nutzfahrzeugbau in Zukunft ebenfalls mehr in den Vordergrund treten, als dies besonders beim Personen- wagenbau die Entwicklung der letzten Jahre vermuten lafit. Die Aerodynamik von Kraftfahrzeugen zur Gewichts- ersparnis ist nur noch bedingt optimierbar und in vielen Fallen auch nicht notig, da ein groljer Teil des Einsatzes bei Geschwindigkeiten unter 80 k d h anzusiedeln ist, Be- triebsverhaltnissen also, bei denen der Luftwiderstand keine grolje Rolle spielt, was man in jedem Fahrdiagramm nachlesen kann. Die Verkehrsentwicklung laljt vermuten, dalj Fahrzustande zwischen 80 km/h und 0 km/h (Stau) zunehrnen. Optimierungen zur Treibstoffersparnis im Antriebsstrang haben in den letzten Jahren zu erheblichen Verbesserungen gefuhrt, wahrend die Autogewichte kei- neswegs geringer geworden sind. Dies hat vielerlei, auch modische Grunde, die allerdings bei den voraussehbaren Verkehrsszenarios und damit dem Verbraucherverhalten kaum Bestand haben werden.

Gewichtsoptimierungen im Karosserie- und Fahrwerks- bereich sind, bleibt man bei der konventionellen Bauweise von Personenkraftwagen unter der Verwendung von Stahl in selbsttragenden Karosserien als dominierendem Werk-

stoff und der Schweiljtechnik als dominierendem Fugever- fahren, nur begrenzt moglich, was eine genaue Betrachtung der Geschichte der Fahrzeugentwicklung deutlich lehrt. A l s alternative Wege bieten sich vermehrter Einsatz von Leichtmetallen oder der Ubergang auf Kunststoffe. Ver- mehrter Einsatz von Leichtmetallen, insbesondere Alumi- niumlegierungen, ist preislich derzeit nur zu realisieren, wenn durch speziellen Aufbau der Karosserien die Zahl der dazu notwendigen Teile drastisch verringert wird, die Montage sich vereinfacht und damit die Fertigungskosten herabgesetzt werden, um den hoheren Werkstoffpreis zu kompensieren. Entwicklungen dazu sind erkennbar, wer- den allerdings auch nur zu realisieren sein, wenn als Verbindungstechnik weitgehend vorgeformter Bausysteme das Kleben auch in Verbindung rnit Nieten zum Einsatz gelangt . Einer Recyclingfahigkeit derartig konzipierter Aluminiumkonstruktionen steht die Anwendung der Kleb- technik nicht im Wege. Recycling von Aluminiumwerkstof- fen ist allein aus energetischen Griinden unerlal3lich.

Der alternative Einsatz von Kunststoffen im strukturel- len Bereich ist derzeit rucklaufig, was sich insbesondere mit Recyclingproblemen erklaren lafit. Rein thermoplastische Bauteile sind mehrfach recyclingfahig. Fur sie ist Klebtech- nik allerdings keine zwingende Voraussetzung beim Ein- satz. Hier dominiert das Schweifien. Teile hoherer Festig- keit lassen sich im wesentlichen nur rnit faserverstarkten Kunststoffen realisieren, und in diesem Falle ist das Recycling bis heute ein nicht gelostes Problem. Es spricht also einiges dafur, dalj im Personenwagenbau insbesondere Stahl als gutmutiger und preiswerter, dabei recyclebarer Baustoff auch in Zukunft dominieren wird, zumal die oftmals angefiihrten Korrosionsprobleme auch ohne zusatzliche Verzinkung losbar oder gelost sind. Gewichts- ersparnis in der Stahlbauweise verspricht wiederum die Klebtechnik, da sie gegeniiber dem Schweiljen einerseits groljere Gestaltungsmoglichkeiten bietet, weil die Verbin- dungen nicht beidseitig in der Fertigung zuganglich sein mussen, die vom Punktschweiljen erzwungene Minimal- blechstarke von 0,6 mm in geklebten Konstruktionen ohne Schwierigkeiten unterschritten werden kann und die Sand- wich-Bauweise fur groljflachige Teile, beispielsweise Dacher oder Bodengruppen weitere Gewichtsersparnis erbringen kann. Im Gegensatz zum SchweiBen kann die Klebtechnik daruber hinaus zu einer Vereinfachung und Erleichterung der Fertigungsablaufe fuhren, weil das end- gultige Zusammenfugen einer Karosserie, beispielsweise das Einsetzen des Bodens oder das Aufsetzen des Daches nach allen Ausrustungs- und Oberflachenveredlungsvor- gangen als letzter Arbeitsgang moglich ist und damit die Fertigungsbedingungen verbessert werden.

Geklebte Stahlkarosserien laufen seit Jahren, nicht zuletzt als Konsequenz des oben erwahnten Forschungs- vorhabens, ohne Probleme im Versuch und haben gegen- uber ihren geschweiBten Konkurrenten iiberraschend gute Eigenschaften. Dampfungsvermogen und Ermiidungsfe- stigkeit der geklebten Stahlkarosserien sind deutlich besser als die der geschweiljten und auch das Deformationsver- halten, d. h. die Arbeitsaufnahme bei aufgezwungenen Deformationen, d. h. die Unfallsicherheit, ist ungewohn- lich gut. DieTatsache, daB im derzeitigen Kraftfahrzeugbau auf mit Korrosionsschutzol uberzogenen Blechen ohne gesonderte Vorbehandlung strukturelle Klebungen reali- siert werden mussen, ist nicht mehr als kritisch anzusehen. Man klebt hier zwar ,,gegen alle Regeln der Kunst" aber auljerordentlich erfolgreich. Der einzige in diesem Bereich

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noch verbleibende Problemkreis ist das bisherige Fehlen einer werkstattgerechten Reparaturtechnologie. Sie kann entwickelt werden. Es ist aber zu envarten, daB vollgekleb- te Kraftfahrzeuge aus Stahlblech oder vielleicht auch Aluminium trotz Fehlens dieser Reparaturtechnologie in der zweiten Halfte der neunziger Jahre auf dem Markt erscheinen. Gewichtseinsparungen im Bereich der Rohka- rosserie, ungefahr 300 kg bei einem heutigen Mittelklasse- wagen, von bis zu 20%, d. h. 60 kg sind durchaus zu erwarten.

A l s weiteres Beispiel fiir den Kraftfahrzeugbau sei hier, ebenfalls Konsequenz des erwahnten Forschungsvorha- bens, die Moglichkeit aufgezeigt, beispielsweise Nocken- wellen nicht mehr als geschmiedete Teile sondern als geklebte Systeme, rohrformige Wellen mit aufgeklebten Nocken und damit freier Werkstoffwahl fur beide, auszu- fuhren. Gleiches gilt fur Kurbelwellen, die man anstatt zu schmieden oder zu giefien auch klebtechnisch zusammen- fugen kann, was unter Umstanden preiswerter, manchmal zwingend notwendig ist. Sollte der Zweitaktmotor eine Renaissance erleben, wofur einiges spricht , konnte dies wegen der in solchem Motorsystem beliebten Rollen- oder Kugellager, die nicht teilbar sind, ein besonderer Vorzug sein.

3.3 Bauwesen

Ein zukunftstrachtiger Einsatzbereich des strukturellen Klebens ist, obwohl zur Zeit etwa in der Bundesrepublik Deutschland noch nicht allgemein zugelassen, das Bauwe- sen. Genannt sei hier insbesondere der Fassadenbereich, in dem, ein Rundblick in einer modernen GroBstadt lafit dies schnell deutlich werden, teilweise Konventionalitat herrscht und teilweise unter dem Aspekt der optischen Langzeitqualitat erheblich gesundigt worden ist. Fassaden lassen sich als Leichtbausysteme ausfiihren, was bei der Unterkonstruktion zu Gewichtsersparnissen fuhren kann. Flachige Verbindungen sind dann sinnvoll. Fassaden lassen sich auch unter Verwendung dunner, sehr bestandiger Aukienbeschichtungen, beispielsweise widerstandsfahiger Natursteinschichten oder auch des Glases optisch aufieror- dentlich attraktiv gestalten. SchweiBtechnik ist in diesem Bereich kaum denkbar, mechanische Verbindungsverfah- ren sind zumindest im vorsichtigen Deutschland noch verlangt, die Klebtechnik wird hier allerdings einen erheb- lichen Vorteil bringen und ihre Zulassung als qualifizierte Fertigungstechnologie auch fur grofie Bauteile ist zu erwar- ten. Im Gegensatz zum Kraftfahrzeugbau, fur den die Prognosen etwas unsicher werden, erscheint das Bauwe- sen, nicht zuletzt unter dem Aspekt der Sanierung von Altbauten ein fiir noch viele Jahre attraktives Einsatzge- biet, das hier nur kurz beruhrt worden ist. Andere Ent- wicklungen, beispielsweise neue Fenster-Rahmenkombi- nationen und ahnliches unter Venvendung der Klebtechnik rucken in den Bereich der Diskussionen und auch erster Erprobungen.

3.4 Andere Gebiete

Eine vollstandige Ubersicht uber die Entwicklungsmog- lichkeiten der Klebtechnik wurde den Rahmen dieser Darstellung sprengen. Erwahnt sei immerhin der grofie

Bereich der Mikroelektronik und sonstigen Mikrotechnik, beispielsweise die Befestigung von Chips auf Leiterplatten oder vielleicht auch die elektrisch leitfahige Verbindung oder Verbindungstechnologie f i r Glasfasern durch Kle- ben, das zu keinen optischen Verfalschungen des Informa- tionsflusses fuhrt. Spezialgebiet fur die Klebtechnik wird in Zukunft auch die Medizin sein, in der allerdings Fortschrit- te nicht nur zu envarten sondern auch aufierordentlich wunschenswert waren. Die im medizinischen Bereich der- zeit noch gebrauchlichen ,,Reparaturtechnologien", er- scheinen zumindest dem Autor als keineswegs ausge- reizt.

SchlieBlich seien aus dem Transportbereich noch die mogliche Magnetschnellbahn genannt, bei der der Kern des Linearmotors in der Strecke aus dunnen Magnetblechen vollstandig zusammengeklebt werden mufi, vielleicht ein unter Venvendung der Klebtechnik akustisch und auch gewichtsmafiig weiteroptimierter Eisenbahnbau und, aus der Sicht des Verbrauchers eine optimierte Verpackungs- technologie, die nicht nur Produkte schutzt sondern sie auch dann problemlos zur Benutzung wieder freigibt, wenn sie gebraucht werden.

3.5 Entwicklungsrichtungen im Klebstoff bereich

Mit der letzten Bemerkung ist bereits ein Hinweis auf die zukunftige Entwicklung von Klebstoffen gewonnen, der in diesem speziellen Fall auf eine gezielte Losbarkeit der Klebung bei genau definierter Zuverlassigkeit hinausgeht . Gezielt losbare Klebungen sind unter Reparaturaspekten ebenso wie in der Verpackung attraktiv. Erste interessante Versuchsprodukte im Bereich der Haftklebstoffe (pressure sensitive adhesives) liegen vor.

Der Trend in der Klebstoffentwicklung wird mit wenigen Ausnahmen vermutlich nicht in Richtung weiterer Festig- keitssteigerungen gehen, was meistens auch nicht erforder- lich ist. Wenngleich die Langzeiteigenschaften vielfach als verbesserungsfahig erscheinen, wird die Entwicklung in Zukunft vermutlich von den Aspekten einfacher Verarbeit- barkeit bei hoher Sicherheit des Fertigungsergebnisses und von Umweltaspekten bzw. physiologischer Vertraglichkeit dominiert .

Ein Weg dahin ist der, die zur Herstellung einer Klebung notwendigen chemischen Reaktionen nicht beim Anwen- der, sondern so weit wie moglich beim Hersteller ablaufen zu lassen, d. h. die Klebstoffe so hochmolekular wie irgend moglich zu gestalten. Als Stichworte seien hier hot melts genannt, Dispersionen sollen nicht vergessen sein und nicht zuletzt auf die schon erwahnten Haftklebstoffe hingewie- sen werden, die sich heute in vielen Fallen problemlos bis in den halbstrukturellen oder auch strukturellen Bereich einsetzen lassen. Verkleidungen von Omnibuskarosserien konnen ebensogut mit Haftklebstoffen auf die Rahmen geklebt werden wie sich Versteifungsprofile in Lastwagen- fuhrerhauser einfugen lassen oder sogenannte Kassetten- himmel in Autodachern in einem einfachen Arbeitsgang positionieren lassen. Haftklebstoffe sind oftmals durch sehr hohe Langzeitbestandigkeit gekennzeichnet und ihre mechanische Beanspruchbarkeit insbesondere durch li- nienformige Spannungsverteilungen im Fall der Schalbela- stung kann noch weitgehend verbessert werden.

Allgemein wird die Leistungsfahigkeit der heute noch weitgehend im nichtstrukturellen Bereich eingesetzten

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Klebstoffe unterschatzt, weil der Ingenieur im allgemeinen dazu neigt, wie eingangs envahnt, eine Produktauswahl unter Festigkeitsaspekten durchzufiihren. Um diese Denk- weise zu verdeutlichen, mag die zweifellos provokative Frage gestellt sein, welche Festigkeit eigentlich tatsachlich von einem Klebstoff in einem Langsnahtdoppler eines Verkehrsflugzeuges verlangt wird, um unkontrollierte RiBausbreitungen wirkungsvoll verhindern zu konnen oder welche tatsachlichen Festigkeitseigenschaften ein Karosse- rieklebstoff eigentlich haben mu13, um die Ermudungsfe- stigkeit einer zusatzlich punktgeschweifiten Klebkonstruk- tion, wie oftmals beobachtet, drastisch zu erhohen.

4 Ausblick

Die kurzen Beispiele mogen verdeutlicht haben, daB die Klebtechnik weit uber ihre heutigen Einsatzbereiche hin- aus eine kaum erahnbare Zukunft hat. Es sol1 nicht verschwiegen werden, daB bis heute eine Klebverbindung am ReiBbrett anhand von Regelwerken mit entsprechen- denvorschriften der Fertigungstechnik nur in ganz wenigen Fallen realisiert werden kann. Das wird sich in Zukunft im

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Sinne einer noch verbesserten Fertigungstechnologie mit hoher Kalkulierbarkeit ihrer Leistungsfahigkeit bzw. ver- besserter Kalkulierbarkeit des Einsatzrisikos verandern. Dieses Ziel sollten alle, insbesondere die Klebstoffherstel- ler und die in Forschung und Entwicklung Beschaftigten bei ihrer Tatigkeit sich immer wieder vor Augen halten. Die Aspekte, unter denen heute Produkte neu zu gestalten oder zu optimieren sind, haben sich gegeniiber fruheren Zeiten verandert. Fragen knapper Rohstoffe, des Energie- gehaltes eines Produktes insgesamt und einer vertraglichen Vernichtung oder Wiederverwendung treten verniinftiger- weise immer mehr in den Vordergrund und sind genauge- nommen eine ungemein reizvolle Aufgabe fur die Zukunft. Wir miissen diese Gegebenheiten akzeptieren und konnen trotzdem versuchen, zwar unsere Lebensgewohnheiten zu andern, die Lebensqualitat allerdings dabei nicht zu ver- schlechtern. Eine Karosserie braucht nicht viele hunderte von SchweiBpunkten, um gut zu sein, die ein Shredder aber muhselig wieder zerrupfen und zerkleinern muB, und noch unlosbar eingeklebte Windschutz- und Heckscheiben, die beim Recycling erhebliche Probleme machen, konnten einfach entfernbar sein. Dariiber muB und kann man nachdenken.

Literatur

1. 0.-D. Hennemann, W Brockmann, H. Kollek, Herausg.: Hand- buch Fertigungstechnologie Kleben, Carl Hanser Verlag, Mun- chen 1992.

Anschrift: Herrn Prof. Dr.-Ing. W Brockmann, Universitat Kai- serslautern, Postfach 3049, 6750 Kaiserslautern.

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2nd International Seminar “Numerical Analysis of Weldability” 10.-11. May 1993, Graz-Seggau, Austria

The Working Group “Numerical Analysis of Weldability” of IIW Subcommission IXB and the Department of Material Science and Welding Technology, University of Technology, Graz, Austria, organize the 2nd International Seminar on “Numerical Analysis of Weldability” to be held on 10.-11. May 1993 in Granz-Seggau, Austria.

The items to be covered by this seminar is to present invited papers and individual contributions on the applications of Numer- ical Analysis on:

Arc and Heat Flow Phenomena, Melt Pool Phenomena, Solid- ification, Transformation in Weld Metal and Heat Affected Zone, Influence of Post Weld Heat Treatment, Microstructure and Mechanical Properties, Residual Stresses and Distortion, PC- Software Packages.

Authors are invited to send a half page abstract including title of the paper, name of the author(s) and affiliation to the Seminar Chairman H. Cerjak not later than February lst 1993.

For more information ask H . Cerjuk, TU-Graz, Abt. Werk- stoffkunde und SchweiBtechnik, Kopernikusgasse 24, A-8010 Graz, Austria, Tel. No.: + +43/316/873-7180, Fax No.: + +43/316/835541.

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