Tipps für Ingenieure - Teil 2

Tipps für Ingenieure - Teil 2

Strukturelles Kleben bietet zahlreiche ­Vorteile, sollte aber bereits in der Konstruktionsphase ­berücksichtigt werden. Im ersten Teil dieses Artikels ging es vor allem darum, wie man diese Möglichkeiten mit einer Nut-Feder-Verbindung optimal nutzt. Der zweite und letzte Teil stellt weitere konstruktive Optionen vor.

Linienförmige Verklebungen bei gleichzeitig potentiell hohen Biegebelastungen, zum Beispiel die in Abbildung 1 / links dargestellte Konstruktion, sind ungünstig. Eine Nut-Feder-Verbindung wäre zwar ebenfalls möglich, sie ist aber besonders bei dünnen Blechen nicht praktikabel. Die Festigkeit des Verbunds kann jedoch erhöht werden, indem die Bleche umgebogen und zusammengelegt werden. Dies ist zweifellos etwas aufwendiger, kann sich aber für höhere Festigkeiten lohnen.

Wie das Schnittbild in Abbildung 2 zeigt, lässt die Festigkeit einer Rohrkonstruktion zu wünschen übrig, wenn die beiden Teile an ihren jeweiligen Enden miteinander verklebt werden. Ein zusätzlicher, innen oder außen platzierter Ring verbessert die Konstruktion dagegen erheblich. Er vergrößert nicht nur die Klebflächen massiv, er sorgt auch für mehr Widerstand gegen Biegebelastungen. Alternativ lassen sich die zwei Bauteile auch überlappend miteinander verkleben, indem eines im Durchmesser angepasst wird. Falls die Konstruktion Flüssigkeiten transportiert, profitiert sie an der Verbindungsstelle von den dichtenden Eigenschaften des Klebstoffs.

Abb. 1: Umbiegen ist eine weitere Konstruktionsalternative
Abb. 2: Statt Stoß auf Stoß sollte auch bei Rohrkonstruktionen die Fläche vergrößert werden
Klebgerechtes konstruieren leicht gemacht

Einfache Schritte für den Erfolg beim Kleben

Schließlich sollte der Konstrukteur bei seiner Arbeit auch einen korrekt dimensionierten Klebspalt nicht ­vergessen. Der sorgt für eine konstante Klebstoffdicke von z. B. 0,1 - 0,2 mm, wodurch der Klebstoff seine Adhäsionskräfte voll entfalten kann. Ist er zu klein, pressen die Fügeteile den Klebstoff aus dem Klebspalt und die Verbindung hält nicht. Gewährleistet werden kann der richtige Klebspalt über eine definierte Auflagefläche, etwa mit am Bauteil ­integrierten Abstandshaltern, oder einer geeigneten ­Nut-Feder-Geometrie.

Vorteile des Klebens

  • Verbindung verschiedener Werkstoffe möglich
  • Gleichmäßige Spannungsverteilung
  • Keine Schwächung der Fügeteile, z. B. durch Bohrungen
  • Hoher Widerstand gegenüber dynamischen Kräften
  • Flächige Verbindung dünner Bauteile
  • Keine oder nur geringe Temperaturbelastung der Fügeteile
  • Gleichzeitiges Kleben und Dichten möglich
  • Ausgleich von Toleranzen durch die Klebschicht
  • Elektrisch oder wärmeleitende Klebstoffe verfügbar

8 Regeln für den Konstrukteur

  • Ausreichend große Klebflächen und Klebspalt vorsehen
  • Gleichmäßige Spannungsverteilung erzielen
  • Möglichst nur Druck-, Zug- und Scherbeanspruchung
  • Keine Schälung und Biegebeanspruchung
  • Exzentrische Krafteinleitung vermeiden
  • Plastische Fügeteilverformung vermeiden
  • Klebgerechte Oberflächenbeschaffenheit gewährleisten
  • Aushärtungsbedingungen des Klebstoffs beachten

Fazit

Beachtet der Ingenieur bei seiner Konstruktion einige zentrale Dinge wie ausreichend große ­Klebflächen sowie eine gleichmäßige Spannungs­verteilung und vermeidet weiterhin Schäl- und Biegekräfte, kann er von den Vorteilen dieser leistungsfähigen Fügetechnik voll  profitieren.

Weitere konstruktive Optionen erfahren Sie in Teil 1.

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