Wir bieten Qualitätssicherung entlang der gesamten Prozesskette

Materialentwicklung

Der richtige Werkstoff an der richtigen Stelle ermöglicht nicht nur Leichtbau, sondern auch wirtschaftliche Vorteile. Gleichzeitig können z.B. Aspekte der Kreislaufwirtschaft bei einer Produktentwicklung berücksichtigt werden. Polymere Werkstoffe, als Vollwerkstoffe, als Matrix in Faserverbundkunststoffen oder auch als Klebstoff haben hier großes Potential.

Wir forschen am Fraunhofer IFAM an neuen Werkstoffen, deren Verarbeitung und deren Struktur-Eigenschafts-Beziehungen. Die Anbindung an bestehende Strukturen und der Transfer vom Labor in die Praxis muss dabei stets sichergestellt sein.

Heutige Klebstoffe halten nicht nur die Fügeteile zusammen, sie übernehmen auch zusätzliche Funktionen, müssen sich vorgegebenen Fertigungsbedingungen anpassen und eine lange Lebensdauer des geklebten Bauteils gewährleisten.

Wir entwickeln und modifizieren am IFAM gemeinsam mit unseren Projektpartnern Kleb- und Dichtstoffe und statten sie auf Kundenwunsche mit speziellen Eigenschaften aus. Dies können beispielsweise die Fließeigenschaften während der Klebstoffapplikation, den Härtungsverlauf im Prozess oder die Endeigenschaften des Klebstoffes in der Klebfuge betreffen.

Ansprechpartnerin: Dr.-Ing. Katharina Haag

Zur Sicherstellung der relevanten Eigenschaften ist eine eingehende Charakterisierung von Klebstoffen ein wichtiger Bestandteil in der Qualitätssicherung. Diese erfolgt mittels thermoanalytischer sowie spektroskopischer Verfahren und anwendungsnaher Versuche. Ziel ist es, belastbare Aussagen für die Eignung der ausgehärteten Klebstoffe in der späteren Anwendung auf Basis der relevanten Werkstoffkenngrößen zu erlangen. Hierzu erforderlich sind Versuche zur gezielten beschleunigten Klebstoffalterung durch Klimawechseltests oder Medienauslagerung.

Zusätzlich werden auch Klebstoffe mit besonderen Eigenschaften, wie z.B. einer visuellen Härtungskontrolle entwickelt.

Ansprechpartnerin: Dr. Jana Kolbe

Link-Tipps:

Projekt: »Beständig und Bio: Neue biobasierte und biologisch abbaubare Werkstoffe für die Automobilindustrie«

Kompetenzen: »Polymere Werkstoffe«

Magazinbeitrag: »Das Innovations- und Marktpotenzial neuer Werkstoffe für nachhaltige Produkte aus Kunststoff entwickeln«

Design von Klebverbindungen

Innovative Bauweisen erfordern häufig die Kombination verschiedener Materialien. Besondere Vorteile bietet hierbei das stoffschlüssige Fügen durch Kleben. Möchte man die Klebtechnik erfolgreich einsetzen, so ergibt sich die Notwendigkeit den Klebprozess inklusive seiner Planungs- und Entwicklungsphase als Ganzes sicher zu beherrschen. Wesentliche Prozessschritte sind dabei u.a. das klebgerechte Design in Verbindung mit der Dimensionierung von Klebverbindungen sowie der Nachweis deren Tragfähigkeit und somit deren Zuverlässigkeit. Dieser erfolgt effizient mit Hilfe von Finite-Element-Simulationen, für deren zielführende und sichere Anwendung am Fraunhofer IFAM umfangreiche Expertise vorhanden ist. Hoch beanspruchte Bereiche einer Klebverbindung, sogenannte „hot-spots“ im Klebstoff, können so zuverlässig erkannt und gegebenenfalls in weiteren Iterationsschritten durch konstruktive Maßnahmen entschärft werden.

Prüfung von Klebverbindungen

Die Beanspruchbarkeit des Klebstoffs bzw. die Tragfähigkeit einer Klebverbindung wird in mechanischen Prüfungen, bevorzugt an bauteilähnlich geklebten Proben, ermittelt. Dazu steht ein umfangreiches Portfolio an mechanischen Prüfmaschinen zur Verfügung, die jeweils gemäß den zu erwartenden Betriebsbelastungen einer Klebverbindung ausgewählt und hinsichtlich der Lasteinleitung in die Klebprobe mit Spann- und Krafteinleitungselementen adaptiert werden.

Für geklebte Konstruktionen mit hohen Sicherheitsanforderungen ist ein Tragfähigkeits­nachweis erforderlich, wie er in der DIN 2304-1 oder DIN 6701-3 beschrieben ist. Dieser soll zeigen, dass die geklebte Konstruktion die an sie gestellten Anforderungen über die Gebrauchsdauer erfüllt. Der Tragfähigkeitsnachweis kann grundsätzlich auf rechnerischem oder prüftechnischem Weg, aber auch auf Grundlage dokumentierter Erfahrung erfolgen. Auch eine sinnvolle Kombination dieser drei Wege ist zulässig und oftmals die zielführende Vorgehensweise.

Dr.-Ing. Oliver Klapp und Andrea Paul freuen sich von Ihnen zu hören.

Link-Tipps:

Blogartikel: »Herausforderungen beim Kleben im Bauwesen«

Magazinbeitrag: »Nachhaltige und sicherere Fügeverbindungen durch methodische Klebstoffauswahl und -qualifizierung«

Nasschemische Oberflächenbehandlung für hochwertigere Klebungen und Beschichtungen

Das Fraunhofer IFAM unterstützt bei der Entwicklung von diversen Verfahren sowie Produkten in der nasschemischen Oberflächenbehandlung für Metalle. Zudem optimieren wir bestehende Prozesse der galvanotechnischen Oberflächenbehandlung sowie Abscheideverfahren für funktionale Beschichtungen, bspw. zum Korrosionsschutz oder der Adhäsionsvermittlung. Dabei nehmen wir Rücksicht auf die Verwendung von weniger umwelt- und gesundheitsgefährdenden Stoffen und halten EU-weite REACh- sowie generelle HSE-Prinzipien ein. Unsere Expertinnen und Experten entwickeln maßgeschneiderte Kundenlösungen unter Einbeziehung von eigenen Markt- und Literaturrecherchen zum Stand der Technik sowie durch Auswahl und Optimierung von passenden Vorbehandlungs- und Beschichtungsverfahren.

Ansprechpartner: Dr. Markus Becker

Link-Tipps:

Kompetenzen: »Funktionalisierug und Modifizierung«

Kompetenzen: »Applikationsverfahren und -prozesse«

Technologien: »Nasschemische Oberflächenbehandlung für hochwertigere Klebungen und Beschichtungen«

Analytik

Die Bandbreite des Angebotes an Untersuchungsmethoden umfasst oberflächenanalytische, elektronenmikroskopische, elektrochemische Analyseverfahren sowie weitere aussagekräftige Charakterisierungs- und Prüfverfahren.

Aufgrund der umfassenden Geräteausstattung und der langjährigen Erfahrung der Fraunhofer IFAM-Experten ist es daher möglich, auf unterschiedlichste Anfragen zur Qualitätssicherung und Schadenanalytik kurzfristig und flexibel reagieren zu können.

Ansprechpartner: Dr. Thorsten Fladung

Prozessintegrierte Messtechnik

Das Fraunhofer IFAM beschäftigt sich im Rahmen der Kleb- und Oberflächentechnik mit Methoden und Konzepten zur Qualitätssicherung, welche in bestehende Fertigungsprozesse integriert werden können. Im Vordergrund stehen hierbei inline-fähige Messmethoden, welche automatisiert eine Information über beispielsweise die Oberflächenqualität liefern und direkt in den Fertigungsprozess eingebunden werden können. Das Dienstleistungsportfolio wird laufend um aktuelle und neue Messmethoden erweitert um kundespezifische Lösungen anbieten zu können.

Ansprechpartnerin: Mareike Schlag

Link-Tipps:

Blogartikel: »Webinar-Referenten im Doppel-Interview: Oberflächenvorbehandlung und prozessintegrierte Qualitätssicherung« 

Fügen und Montieren mit gesicherter Prozessqualität

Das Fraunhofer IFAM in Stade entwickelt Prozesse und Technologien zum teil- und vollautomatisierten Fügen und Montieren von Großstrukturen. Hierfür werden ebenfalls die vor- und nachbereitenden Prozesse realisiert und den Kundenbedürfnissen nach entsprechend ausgelegt. Der effiziente Einsatz von hochgenauer Messtechnik und innovativer Sensorik ist hierbei ein wesentlicher Baustein, um Prozesse schnell und flexibel aber auch prozessgesichert durchführen zu können. Ein digitales, sich über den gesamten Prozess erstreckendes Qualitätssicherungskonzept ist speziell bei klebtechnischen Prozessen in der Automatisierung ebenso essentiell wie in der manuellen oder teilautomatisierten Fertigung.

Ansprechpartner: Urs Roemer

Link-Tipps:

Blogartikel: »Webinar-Referent Urs Roemer im Gespräch zum Thema Großstrukturen und Automatisierung in der Luftfahrt«

Kompetenzen: »Automatisierung und Digitalisierung«

Reproduzierbare Klebprozesse sicherstellen

Klebprozesse beschreiben nicht nur die Förderung und Dosierung des Klebstoffs vom Gebinde auf das Fügeteil, das Fügen und das Aushärten. Reproduzierbare Klebprozesse betrachten alle Schritte vom Wareneingang, über die Lagerung bis zum fertigen Produkt. In vielen Fällen zusätzlich Instandhaltung und Reparatur. Bei all diesen Schritten unterstützen wir Sie, egal ob es sich um den Aufbau eines neuen Klebprozesses handelt oder ein bestehender Prozess betrachtet und bewertet werden soll. Durch breites Erfahrungswissen können wir dies in allen Industrien und auch im Handwerk anbieten – von kleinsten Mikroklebungen bis zu klebtechnischen Verbindungen im Fahrzeug- oder Flugzeugbau.

Ansprechpartnerin: Andrea Paul

Lackier- und Beschichtungsprozesse

Die Qualitätsansprüche an Lacksystemen sind in den letzten Jahren enorm gestiegen. Dabei sollen die Kosten für die Lackierung, insbesondere für die Energie und damit auch die Qualitätskosten möglichst sinken. Die Forderung an eine hohe Beschichtungsqualität betreffen den Korrosionsschutz und die dekorativen Eigenschaften oft gleichzeitig. In der Produktion steht die Absicherung und Überwachung des Lackierprozesses im Vordergrund. Zusammen mit der Online-Prüfung des Beschichtungsergebnisses bestimmen diese Punkte maßgeblich die Entwicklung im Qualitätswesen. Neben den Zusammenhängen des modernen Qualitätskonzeptes bietet die Abteilung Lacktechnik akkreditierte und zertifizierte Prüfverfahren an und ergänzt diese durch analytische Untersuchungsmethoden als unverzichtbare Hilfe bei der Entwicklung und der Klärung von Schadensursachen.

Ansprechpartner: Mathias Widrat

Link-Tipps:

Technologien: »Lackprüfung, Korrosionsprüfung und Bewitterungstests«

Kompetenzen: »Oberflächentechnik für maßgeschneiderte Werkstoffeigenschaften«

Reparatur

Für die klebtechnische Reparatur sind alle bisher adressierten Aspekte der Qualitätssicherung relevant. Die folgenden Themen sollen hier speziell vorgestellt werden:

Um den Werkstoff Faserverbundkunststoff fachgerecht einsetzen und sein innovatives Potenzial voll ausschöpfen zu können, bedarf es qualifizierten Personals. Diese Fachleute müssen die Besonderheiten des Werkstoffs kennen und verstehen, sowie das Zusammenspiel von Material und Fertigungsverfahren überblicken – denn Faserverbundkunststoff ist nicht gleich Faserverbundkunststoff.

Ansprechpartner: Stefan Simon

Zustandsüberwachung

Das Fraunhofer IFAM befasst sich auf dem Themengebiet der Zustandsüberwachung mit faseroptischer Messtechnik zur Erfassung von Bauteil- oder Strukturzuständen hinsichtlich einer kontinuierlichen, langfristigen Überwachung (Structural Health Monitoring – SHM).

Die Aktivitäten umfassen beispielsweise smarte Composite-Metall-Turbinenkomponenten, welche durch integrierte Sensoren ihren Gesundheitszustand rückmelden. Außerdem finden faseroptische Sensoren an Strukturelementen wie z. B. FVK-Lagerungstanks Einsatz, dessen strukturelle Integrität mittels eingebetteter Sensorik in Klebfugen sowie im Material kontinuierlich überwacht werden kann. Des Weiteren forscht das Fraunhofer IFAM an der Überwachung des FVK-Herstellungsprozesses mit in die Struktur integrierten Sensoren.

Interdisziplinäre Verknüpfungen, vor allem im Bereich der Überwachung von Materialien sowie Klebungen, ermöglichen ein Angebot von individuellen, anwendungsspezifischen Lösungen.

Ansprechpartner: Andreas Krenz

Link-Tipps:

Blogartikel: »Leichtbaumaterialien fachgerecht reparieren«

Blogartikel: »Luftfahrt nachhaltiger gestalten«