Kleb-Verbindung

Leuchtende Risse könnten Schäden in Kleb-Verbindungen zeigen

| Redakteur: Katharina Juschkat

Leuchtende Risse – mit dem neuen Verfahren könnten Schäden in der Kleb-Verbindung schnell und zuverlässig festgestellt werden.
Leuchtende Risse – mit dem neuen Verfahren könnten Schäden in der Kleb-Verbindung schnell und zuverlässig festgestellt werden. (Bild: Uni Kassel)

Forscher der Universität Kassel entwickeln ein Verfahren, um Schäden in industriellen Kleb-Verbindungen schnell aufzuzeigen. Mittels winzigen Farbkapseln, die bei Beschädigung Leuchtmittel abgeben, sollen Risse erkennbar werden.

Das Kleben spielt in vielen Industriezweigen eine große Rolle. Prüfverfahren für das Aufspüren von betriebs- oder alterungsbedingten Rissen in derartigen Verbindungen sind jedoch sehr aufwendig – oder die Bauteile und Klebeverbindungen werden bei der Prüfung sogar zerstört.

Ingenieurwissenschaftler der Universität Kassel haben jetzt ein Verfahren verfeinert, das dabei zukünftig Abhilfe schaffen könnte. Dabei werden in strukturelle Industrie-Klebstoffe winzige, nur 20 µm bis 100 µm große Kapseln eingebracht, die einen Farbstoff enthalten. Treten im gehärteten Klebstoff Mikrorisse auf, zerstören diese auch die Kapseln. Der Farbstoff tritt aus und beginnt innerhalb des Klebstoffes zu fluoreszieren. Da der Klebstoff durchsichtig ist, ist dieses innere Leuchten bei transparenten Fügepartnern von außen unter UV-Licht sichtbar.

Farbkugeln reißen bei kleinsten Beschädigungen

Für das Projekt experimentierte Dipl.-Ing. Martin Kahlmeyer mit verschiedenen Klebstoffen ebenso wie mit verschiedenen Kugelgrößen und Farbstoffen. M.Sc. Johannes Scheel unterstützte die Experimente mit numerischen Simulationen und bruchmechanischen Untersuchungen.

Dipl.-Ing. Martin Kahlmeyer ist vom Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren unter der Leitung von Prof. Stefan Böhm.
Dipl.-Ing. Martin Kahlmeyer ist vom Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren unter der Leitung von Prof. Stefan Böhm. (Bild: Kahlmeyer)

Auch den Herstellungsprozess der Farbkugeln optimierten die Wissenschaftler. Entscheidend war dabei, die sogenannten Mikrokapseln durch Grenzflächen-Polymerisation möglichst dicht herzustellen und sie im Klebstoff so zu platzieren, dass sie bereits bei feinsten Rissen im Klebstoff ebenfalls reißen.

Kapseln noch nicht marktreif

„Im Labor konnten wir bereits für einen Fluoreszenznachweis geeignete Kapseln herstellen und in Klebstoffen verteilen“, erklärt Kahlmeyer. Das Verfahren ist von einem Einsatz in der industriellen Fertigung noch ein Stück entfernt. Doch es eröffnet Perspektiven, Prüfverfahren zu verbessern und die Sicherheit von optisch transparenten Verbindungen wie geklebten Glasstrukturen zu erhöhen.

M.Sc. Johannes Scheel ist vom Fachgebiet Technische Mechanik/Kontinuumsmechanik unter der Leitung von Prof. Andreas Ricoeur.
M.Sc. Johannes Scheel ist vom Fachgebiet Technische Mechanik/Kontinuumsmechanik unter der Leitung von Prof. Andreas Ricoeur. (Bild: Sonja Rode/Lichtfang)

Anschlussprojekte sollen das Verfahren zur Praxistauglichkeit weiterentwickeln. „Unsere Zielvorstellung ist es, einmal Kapseln zu entwickeln, die Mikro-Risse nicht nur aufzeigen, sondern mit ihrer Flüssigkeit sofort ausheilen können“, blickt Scheel voraus.

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