Injektionskleben von Strukturbauteilen mit hoch-reaktiven 2K-PUR-Systemen

Beim Fügen von großen, strukturellen Bauteilen steigt die Bedeutung der Fügetechnik stark an. Die Gewichtung der Zykluszeit, der damit verbundenen Kosten und insbesondere der Einfluss von Bauteiltoleranzen stellen die klassischen mechanischen oder thermischen Fügetechniken vor besondere Herausforderungen. Konventionelle Klebverfahren können zwar artfremde Werkstoffe fügen und verzeihen auch abweichende Toleranzen sowie unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten, sie bringen aber immer konstruktive Einschränkungen für den Fügevorgang und lange Aushärtezeiten mit sich. Durch die Verwendung von Polyurethan-Systemen aus dem „Reaction in Mold“ (RIM) Verfahren, die innerhalb von Sekunden vernetzen, kann die Anforderung an lange Aushärtezeiten reduziert werden. Um dabei einen robusten Fügevorgang zu realisieren, wird der Klebstoff injiziert. Mit Hilfe von einem in den ersten Sekunden niedrigviskosen Zustand kann das PUR-Material in den Fügespalt fließen und muss nicht verpresst werden.
Mit dem Injektionsklebverfahren wird in der vorliegenden Arbeit ein neuartiges Klebverfahren entwickelt und qualifiziert, mit dem strukturelle Mischbauverbindungen, aber auch generell strukturelle Verbindungen hergestellt werden können. Insbesondere werden dabei Fügestellen betrachtet, bei denen es aufgrund von Temperaturschwankungen zu Relativverschiebungen der Fügeteile kommen kann. Weitere Anforderungen an die Fügestelle sind Dichtheit, Betriebs- und Crashfestigkeit sowie Medienbeständigkeit. Die für die Untersuchung ausgewählten Klebstoffsysteme müssen in der Lage sein diese Anforderungen zu erfüllen. Die gewonnenen Erkenntnisse aus den Laborproben werden anschließend bei der exemplarischen Entwicklung eines Injektionsklebeprozesses für ein Batteriegehäuse genutzt.