Landmaschinen mit Klebverbindungen leichter bauen

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Zur Erhöhung des Produktionsniveaus sind landwirtschaftliche Maschinen immer größer und damit schwerer geworden, wissen die Wissenschaftler der Fachhochschule Münster. Für Landmaschinen sei das insbesondere deshalb ein Problem, weil durch die schweren Geräte eine hohe Bodenverdichtung erfolgt und das Pflanzenwachstum erschwert oder sogar das gesetzlich festgelegte Fahrzeuggewicht überschritten werde. Die Maschinen müssen den Forschern zufolge also leichter werden. "Dieser Herausforderung stellt sich das Forschungsprojekt", sagt Prof. Dr. Gerhard Kötting, Leiter des Werkstofftechnik-Labors auf dem Steinfurter Campus der FH Münster. Maschinen der Landtechnik und des Anlagenbaus werden vorzugsweise aus Stahl hergestellt, sie sind größtenteils geschweißt und auch deshalb so schwer. "Wir wollen zeigen, dass Stahl nicht nur geschweißt, sondern auch geklebt werden kann", sagt Kötting. Denn diese Technik eigne sich besonders für den Leichtbau.

Klebverbindungen im Landmaschinen- und Anlagenbau

In Voruntersuchungen haben das die Forscher laut eigenen Angaben bereits nachgewiesen. "Klebverbindungen haben einen großen Vorteil: die hohe Festigkeit bei dynamisch einwirkenden Belastungen vor allem auch bei hochfesten Stählen, die weniger gut schweißgeeignet sind. Dadurch können gleichzeitig die Wanddicken reduziert werden, und die Bauteile werden leichter", sagt Miriam Laubrock. Die Maschinenbauingenieurin ist verantwortlich für die Projektdurchführung und promoviert zu diesem Thema.

"In anderen Branchen, wie zum Beispiel im Automobilbau, ist die Klebtechnik schon weit verbreitet", sagt Laubrock. "Nun wollen wir zeigen, dass sie auch zielführend im Landmaschinen- und Anlagenbau eingesetzt werden kann – und zwar ohne Bedenken, was Langlebigkeit und Sicherheit betrifft." Bislang fehle es an systematischen Untersuchungen, weshalb sich die Hersteller noch nicht getraut hätten, auf gewichtsreduzierende Alternativen durch Klebverbindungen zu setzen. Doch das Interesse sei da. "Wir kooperieren mit 22 Unternehmen, das heißt mit Landmaschinen- und Anlagen-, Stahl- und Klebstoffherstellern", so Laubrock. Dabei sei das Thema Leichtbau ein Schwerpunkt am Fachbereich Maschinenbau der Fachhochschule.

Bauteilproben liefern erste Erkenntnisse

Im Labor testen die Forscher die verschiedene Klebstoffe und Stähle. Dazu stellen sie Bauteilproben her. "Wir schneiden die Stähle zu, behandeln die Oberflächen vor und applizieren den Klebstoff. Anschließend erfolgt das Fügen und Aushärten der Klebschichten", erklärt Laubrock. Die Prüfteile gehen dann an mitwirkende Unternehmen, um sie zu lackieren. Danach folgen die Belastungstests auf dem Steinfurter Campus der FH Münster. Die durch die Bauteilproben gewonnenen Erkenntnisse werden dann auf reale Maschinenkomponenten übertragen, die von den beteiligten Maschinenherstellern vorgeschlagen werden. "Diese haben Modellcharakter für den Landmaschinenbau und sollen die Umsetzbarkeit in die Praxis hinsichtlich Konstruktion und Fertigung demonstrieren", sagt Laubrock.

Die Forscher wollen belegen, dass die Qualität durch das Kleben genauso gut ist wie durch das Schweißen. Verschiedene Herausforderungen gebe es dabei zu bewältigen, darunter zum Beispiel die Beständigkeit gegenüber Korrosionsbelastung. "Wir prüfen aggressive landwirtschaftstypische Medien, wie Jauche oder Gülleflüssigkeiten und Düngemittellösungen, in ihrer Wirkung", erläutert Laubrock.

Das im Februar begonnene Projekt läuft bis April 2019. Die FH Münster kooperiert dabei mit dem Laboratorium für Werkstoff und Fügungstechnik der Universität Paderborn. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) sowie der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) gefördert.