Ziel der Entwicklung
Ziel des Projektes war die Entwicklung verspannungsarmer, vollständig ausgehärteter Klebeverbunde ohne Erwärmung des gesamten Bauteils. Dazu sollten Klebstoffformulierungen auf Epoxid-/Polysulfid-Basis sowie eine Technologie zur lokal begrenzten Temperung auf verschiedenen Substraten entwickelt werden. Diese beiden Ansätze für die klebetechnische Montage hochwertiger, komplexer und empfindlicher Systeme werden im Sinne des Projekttitels als „Smarter Kleben“ bezeichnet.
Hintergrund für das Vorhaben sind ein wachsendes Interesse sowie zahlreiche Herausforderungen aus dem industriellen Umfeld die Vorteile der Fügetechnologie Kleben insbesondere für die Präzisionsklebung optimal einsetzbar zu machen. Im Fokus stehen die Gewährleistung der Verbundhaftung auch bei Belastung und die Aushärtung unter besonderer Schonung der Bauteilumgebung.
Vorteile und Lösungen
Beide im Projekt bearbeiteten Fragestellungen können dabei sowohl einzeln als auch kombiniert angewendet werden:
1. Entwicklung eines Klebstoffpools für optische, elektronische und Sensorverklebungen auf der Basis von Epoxiden unter Einbeziehung von „epoxidkompatiblen“ Polysulfidprepolymeren
Die entwickelten Klebstoffformulierungen vereinen die positiven Eigenschaften von Epoxidsystemen (Festigkeit, Langzeitstabilität, Medienbeständigkeit, einfache Applikation als 2K-System) und Polysulfiden (hohe Elastizität und Reißdehnung, sehr gute Dichtungseigenschaften, sehr gute Anhaftung an Metalle aufgrund Chelat-Effekt, Selbstheilung). Eine Innovation besteht dabei in dem an potenzielle Kunden mitgelieferte „Baukasten“ zur Feinjustage und der Einstellung des optimalen Eigenschaftsprofils (E-Modul, Reißdehnung, Ausdehnungskoeffizient usw.) über die Wahl des Polysulfid-Anteils und des Füllstoffs. Durch eine Variation der jeweiligen Anteile können leistungsfähige Klebstoffe über einen breiten E-Modulbereich (von weich bis hart) bereitgestellt werden. Aus dem vorhandenen Klebstoffpool kann in Abhängigkeit der konkreten Anforderungen (zu verklebende Substrate, Einsatzbedingungen usw.) eine Anpassung an spezifische Klebeaufgaben erfolgen.
2. Entwicklung einer innovativen Aushärtetechnologie für hochempfindliche feinmechanisch-optische Baugruppen mit Wärmeeintrag direkt in die Klebefuge, um den Klebstoff lokal thermisch vollständig auszuhärten ohne die Gesamtbaugruppe tempern zu müssen
Es wurden drei Wege zur infinitesimalen Temperung ausgearbeitet, die an den entwickelten Klebstoffformulierungen getestet wurden. Die gezielte Erwärmung der Klebefuge erfolgte durch einen eingebrachten Heizdraht, Leitruß oder einen IR-Laser. Aus diesem Portfolio können Industriekunden, die für ihr spezifisches Problem beste Möglichkeit auswählen. Beispielsweise ist die Aushärtung per Laser nur für IR-Licht durchlässige Bauteile möglich, während die Formulierungen mit Leitruß nicht in Kombination mit elektrisch leitenden Bauteilen möglich sind.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die im Projekt entwickelten Klebstoffformulierungen und Aushärtetechnologien sind unter anderem für Anwendungen in der Optoelektronik / Photonik und Mikromechanik / Sensorik relevant.
Auf Basis der im Projekt gewonnenen Erkenntnisse kann interessierten Nutzern von Anfang an neben der anwendungsfallbezogenen individuellen Klebstofflösung auch ein entsprechender kundenorientierter Service und Support zum Produkt zur Verfügung gestellt werden, der auf dem erworbenen Know-how basiert. Dazu zählt auch die Bereitstellung komplexer Materialkenndaten für die Individualsysteme an interessierte Firmen.