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07.10.2014 | Fertigungstechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Klebtechnik erobert auch Großstrukturen

Autor:
Rainer Dettmar

Beim Fügen großer Strukturen wie Schiffen oder Brücken war die Klebtechnik bislang weitgehend außen vor. Der Leichtbau verändert das Bild: Bei nichtmetallischen Werkstoffen bietet das Kleben Vorteile gegenüber thermischen und mechanischen Techniken.

Bei Hausgeräten, Autos, LEDs oder Mikrochips hat sich die Klebtechnik längst etabliert. Bei großen Strukturen dagegen wird bislang nur geklebt, wenn es nicht anders geht. Ansonsten werden die Bauteile geschweißt oder mechanisch gefügt.
Die Gründe sind vielfältig: Bei Großstrukturen handelt es sich oft um Unikate oder Kleinserien, die für sehr lange Nutzungszeiträume ausgelegt sind. Bei der im Vergleich zum Schweißen und mechanischen Fügen jungen Technologie Kleben fehlt aber meist die Langzeiterfahrung. Zudem sind aufwendige und teure Labor- und Funktionsmusterprüfungen nötig. Großstrukturen werden auch häufig nach dem Prinzip der Baustellenfertigung hergestellt, was stark schwankende Temperaturen sowie Schmutz und Staub mit sich bringt. Das erschwert das Kleben.

Composites und Mischbau erfordern neue Fügeverfahren

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Der zunehmende Einsatz von Faserverbundwerkstoffen und Mischbauweisen aber erhöht das Potenzial bei Großstrukturen, wie Prof. Martin-Christoph Wanner, Nikolai Glück und Michael Schumann vom Fraunhofer Anwendungszentrum Großstrukturen in der Produktionstechnik in der Zeitschrift „adhäsion KLEBEN & DICHTEN“ belegen.
In vier aktuellen Beispielen zeigt das Autorenteam, dass sich Klebtechnik insbesondere dort durchsetzt, wo nichtmetallische Werkstoffe wie Kunststoff, Glas und FVK oder Mischbauweisen eingesetzt werden. Bei rein metallischen Konstruktionen hingegen verbreite sich die Klebtechnik sehr langsam.
Das wohl bekannteste Beispiel für das Kleben von Großstrukturen ist die Fertigung der Rotorblätter von Windenergieanlagen nach dem 2-Schalen-Prinzip. Dabei werden meist hochviskose, gefüllte Strukturklebstoffe auf Epoxid- oder Polyurethanbasis verwendet. Nach Meinung der Autoren stellt das Kleben „die einzig sinnvolle Fügetechnik für diesen Anwendungsfall dar und wird in naher Zukunft bis zu 100 m lange Rotorblätter zusammenhalten.“

Rotoren, Brücken, Gastanks: Kleben eröffnet neue Dimensionen

Ein in Rostock entwickeltes Ladungssystem zum Seetransport von tiefkaltem, flüssigem Erdgas (LNG) zeigt weitere Möglichkeiten der Klebtechnik: Zwei gasdichte GFK-Membranen, durch aufgeklebte thermische Kompensatoren geschlossen, bilden den Ladungsraum für das -163°C kalte flüssige Methan.
Ein Beispiel aus dem Bauwesen ist eine neuartige CFK-Brücke für Fußgänger, die in einem sumpfigen Naturschutzgebiet einen Fluss überspannen soll. Die Tragstruktur der Leichtbau-Brücke wird im Stranglegeverfahren hergestellt, das Brückendeck anschließend aufgeklebt.
Auch bei der Sanierung von Stahlbrücken gibt es aktuelle Erfolge, wie das Team um Prof. Wanner feststellt. Aufgrund gestiegener Radlasten und Korrosion ist ein Großteil der deutschen Straßenbrücken reparaturbedürftig. In Rostock wurde dafür u.a. ein aus der Kanalsanierung stammendes Inversionsverfahren weiterentwickelt, bei dem die Klebtechnik eine Hauptrolle spielt.

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