M.Sc. Linda Fröck, M.Sc. Nele Kayser
Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP
Dr. Oliver Klapp
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Das IGF-Vorhaben 01IF21189N der Forschungsvereinigung Schiffbau und Meerestechnik e.V. (FSM) wurde im Rahmen des Programms Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages gefördert.
Der Bericht kann beim FSM bestellt werden. Bitte senden Sie eine E-Mail an info(at)fsm-net.org
Zusammenfassung
Die Klebtechnik bietet als Fügeverfahren auch im Schiffbau und der maritimen Produktion große Vorteile. Der Einsatz ist aufgrund des Fehlens von Kenntnissen und geregelten Prüfverfahren zum Alterungsverhalten, nur mit enormem Aufwand möglich und dadurch stark gehemmt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, durch die Identifikation der, für die Alterung von Klebverbindungen relevanten Parameter, beschleunigte Laboralterungsprozeduren nachzuweisen, mit deren Hilfe die Beständigkeit von Klebverbindungen unter maritimen Einsatzbedingungen nachgewiesen werden kann. Die gewonnenen Erkenntnisse und Alterungsprozeduren ermöglich insbesondere KMU einen einfachen und sicheren
Einsatz von Klebverbindungen in der maritimen Produktion.
Um dieses Ziel erreichen zu können, wurden im ersten Schritt Bereiche des Schiffes mit ähnlichen Alterungsbedingungen geclustert. In diesen unterschiedlichen Zonen wurden Messungen hinsichtlich Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf einem Schiff durchgeführt. Diese Ergebnisse wurden mit Rechercheergebnissen aus Regelwerken von Klassifikationsgesellschaften abgeglichen. Anschließend wurden maximale Parameter für relevante Zonen auf dem Schiff festgelegt. Im nächsten Schritt wurden die zu verwendenden Materialien, Probenformen und Beobachtungsgrößen definiert. Es wurden sowohl zwei Strukturklebstoffe als auch zwei hochelastische Dickschichtklebstoffe in Form von Verbund- und Substanzproben untersucht.
Die Untersuchung fand in zwei parallelen Strängen statt. Einerseits wurden im Labor zunächst isolierte Parameter, wie Feuchtigkeit, Temperatur, Salz, UV-Strahlung sowie die Kombination von Temperatur und Feuchte und mechanischen und hygrothermischen Belastungen untersucht. Andererseits wurden Proben auf einem Schiff im Außen- und Innenbereich und zudem auf Helgoland in der Spritzwasserzone am Kai und im Bereich einer atmosphärischen Bewitterung betrachtet. Die Proben der Feldalterung verblieben dort für 6, 12 und 24 Monate.
Basierend auf den Erkenntnissen aus den Laboralterungen und den ersten Ergebnissen der Feldalterungen wurden vier jeweils einwöchige Kurzalterungen abgeleitet und hinsichtlich einer Korrelation zu den Feldalterungen untersucht. Es zeigte sich, dass eine sieben-tägige Auslagerung unter den gewählten Bedingungen keine mit den Feldalterungen vergleichbare Abminderung erzielt.
Im nächsten Schritt wurden mehrwöchige beschleunigte Laboralterungen durchgeführt. Es zeigte sich, dass hiermit höhere Abminderungen realisiert werden können, die mit den Ergebnissen der Feldalterungen vergleichbar sind. Somit ist eine beschleunigte Alterung von Klebverbindungen unter maritimen Bedingungen grundsätzlich möglich. Es zeigt sich auch, dass hinsichtlich ihres Alterungsverhaltens Strukturklebstoffe und hochelastische Dickschichtklebstoffe unterschieden werden müssen, da andere Schädigungseffekte kritisch für die beiden Gruppen sind.
Die Erkenntnisse wurden in einem Merkblattentwurf zusammengefasst.
