Nichtrostende Stähle sind relativ leicht und gleichzeitig sehr fest, so dass sie besonders gerne in der Kühlerhaube des Autos eingesetzt werden. Doch wie verbindet man diese Bauteile mit den anderen Fahrzeugkomponenten? Das klassische Punktschweißen stößt da materialbedingt an Grenzen, wenn beispielsweise Stahlteile mit Aluminium verbunden werden sollen. Die Temperatur der Schmelzpunkte ist einfach zu unterschiedlich. Dann versuchen wir es doch mal mit Kleben haben sich Forscher aus Kaiserslautern, Saarbrücken und Bremen in einem gemeinsamen Forschungsprojekt gesagt. Paul Geiß von der Universität Kaiserslautern beschreibt die Ausgangslage so:
"Das Kleben funktioniert ja über zwei Aspekte – die Adhäsion und die Kohäsion. Und die Adhäsion, die Anbindung an die Oberfläche, die Erzeugung von Wechselwirkungen mit der Oberfläche das ist exakt der kritische Punkt."
Nichtrostende Stähle werden nämlich in besonderer Weise auf die erforderliche Dicke ausgewalzt. Dabei werden spezielle Schmierstoffe eingesetzt, die den Stahl glätten.
"Und nun ist die Kernfrage, wenn ein solcher Klebstoff auf so eine Oberfläche kommt, hat er noch genügend Chance, adhäsive Wechselwirkungen auszubilden und auch solche auszubilden, die langfristig unter Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen genutzt werden können, um solche Verbindungen langzeitbeständig herzustellen."
Die Frage ist also: hält der Kleber auf so einer spiegelglatten Oberfläche? Und vor allem: hält er über eine lange Zeit des normalen Gebrauchs? Um das zu beantworten, testeten die Forscher im Labor gängige Industrieklebstoffe. Untersucht haben sie dabei zum einen, wie sich hohe Temperaturen auf die Haltbarkeit der Klebstoffe auswirken. Schließlich herrschen heute in einem dicht gepackten Motorraum ohne weiteres Temperaturen von bis zu 120 Grad Celsius. Jeder, der einmal zu Hause versehentlich einen handelsüblichen Klebstoff so hoch erhitzt hat, weiß, dass der zu einem stinkenden Klumpen schmilzt. Zum anderen wurde die Wirkung von Feuchtigkeit auf die Klebeverbindung getestet. Ein Auto ist im normalen Betrieb schließlich immer wieder Feuchtigkeit durch Regen oder Nässe ausgesetzt. Nichtrostenden Stähle sollte das nichts ausmachen, die Klebeverbindungen selbst könnten aber durchaus für Korrosion, also Rost, anfällig sein. Paul Geiß:
"Die Klebverbindung kann prima sein, vom Klebstoff her und von der Adhäsion, wenn ihnen das Fügeteil von unten wegrostet und sich verflüchtigt, dann fällt die Klebung auseinander, das ist klar. Und auch hier gibt es wieder Wechselwirkungen zwischen dem Klebstoff und den Bedingungen in dem Fügespalt, was Konzentration angeht, die auf das Korrosionsverhalten rückwirken. Und das war für uns eine spannende Frage, das gerade auch vor dem Hintergrund der nichtrostenden Stahllegierungen zu untersuchen."
Ergebnis der Untersuchungen: Klebstoffe aus so genannten heiß härtenden Epoxidharzen, Kunststoffen also, die Temperaturen von bis zu 250 Grad standhalten, kleben am besten. In bestimmten Anwendungsbereichen stellten sie daher durchaus eine Alternative zum Schweißen oder Löten von Stählen dar. Und sie sind nach Ansicht der Forscher nicht nur für den Einsatz im Automobilbau geeignet. Auch ein weltbekanntes Wahrzeichen des Atomzeitalters, das Atomium in Brüssel, konnte mit dieser Technik gerettet werden. Denn die Edelstahlplatten, mit denen es kürzlich renoviert wurde, sind geklebt worden. Paul Geiss träumt schon von weiteren Anwendungen der neuen Technik beispielsweise im Straßenbau.
"Wir denken auch an Brückenelemente. Heutige Stahlbrücken, unter denen Sie herfahren, sind schweißtechnisch hergestellt und das macht zunehmend Probleme unter dem Aspekt der Ermüdung. Die LKW-Lasten sind hochgegangen, da können unter Beanspruchung Risse entstehen im Bereich der Schweißzonen und dort wo mehrere Schweißnähte aufeinandertreffen. Wenn sie flächige Verbindungen durch das Kleben herstellen, dann können sie das vermeiden und unter Umständen auch höherwertige Stahllegierungen einsetzen, die zum Beispiel durch Schweißverfahren thermisch im Bereich der Wärmeeinflusszone in ihren Eigenschaften verschlechtert würden."
"Das Kleben funktioniert ja über zwei Aspekte – die Adhäsion und die Kohäsion. Und die Adhäsion, die Anbindung an die Oberfläche, die Erzeugung von Wechselwirkungen mit der Oberfläche das ist exakt der kritische Punkt."
Nichtrostende Stähle werden nämlich in besonderer Weise auf die erforderliche Dicke ausgewalzt. Dabei werden spezielle Schmierstoffe eingesetzt, die den Stahl glätten.
"Und nun ist die Kernfrage, wenn ein solcher Klebstoff auf so eine Oberfläche kommt, hat er noch genügend Chance, adhäsive Wechselwirkungen auszubilden und auch solche auszubilden, die langfristig unter Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen genutzt werden können, um solche Verbindungen langzeitbeständig herzustellen."
Die Frage ist also: hält der Kleber auf so einer spiegelglatten Oberfläche? Und vor allem: hält er über eine lange Zeit des normalen Gebrauchs? Um das zu beantworten, testeten die Forscher im Labor gängige Industrieklebstoffe. Untersucht haben sie dabei zum einen, wie sich hohe Temperaturen auf die Haltbarkeit der Klebstoffe auswirken. Schließlich herrschen heute in einem dicht gepackten Motorraum ohne weiteres Temperaturen von bis zu 120 Grad Celsius. Jeder, der einmal zu Hause versehentlich einen handelsüblichen Klebstoff so hoch erhitzt hat, weiß, dass der zu einem stinkenden Klumpen schmilzt. Zum anderen wurde die Wirkung von Feuchtigkeit auf die Klebeverbindung getestet. Ein Auto ist im normalen Betrieb schließlich immer wieder Feuchtigkeit durch Regen oder Nässe ausgesetzt. Nichtrostenden Stähle sollte das nichts ausmachen, die Klebeverbindungen selbst könnten aber durchaus für Korrosion, also Rost, anfällig sein. Paul Geiß:
"Die Klebverbindung kann prima sein, vom Klebstoff her und von der Adhäsion, wenn ihnen das Fügeteil von unten wegrostet und sich verflüchtigt, dann fällt die Klebung auseinander, das ist klar. Und auch hier gibt es wieder Wechselwirkungen zwischen dem Klebstoff und den Bedingungen in dem Fügespalt, was Konzentration angeht, die auf das Korrosionsverhalten rückwirken. Und das war für uns eine spannende Frage, das gerade auch vor dem Hintergrund der nichtrostenden Stahllegierungen zu untersuchen."
Ergebnis der Untersuchungen: Klebstoffe aus so genannten heiß härtenden Epoxidharzen, Kunststoffen also, die Temperaturen von bis zu 250 Grad standhalten, kleben am besten. In bestimmten Anwendungsbereichen stellten sie daher durchaus eine Alternative zum Schweißen oder Löten von Stählen dar. Und sie sind nach Ansicht der Forscher nicht nur für den Einsatz im Automobilbau geeignet. Auch ein weltbekanntes Wahrzeichen des Atomzeitalters, das Atomium in Brüssel, konnte mit dieser Technik gerettet werden. Denn die Edelstahlplatten, mit denen es kürzlich renoviert wurde, sind geklebt worden. Paul Geiss träumt schon von weiteren Anwendungen der neuen Technik beispielsweise im Straßenbau.
"Wir denken auch an Brückenelemente. Heutige Stahlbrücken, unter denen Sie herfahren, sind schweißtechnisch hergestellt und das macht zunehmend Probleme unter dem Aspekt der Ermüdung. Die LKW-Lasten sind hochgegangen, da können unter Beanspruchung Risse entstehen im Bereich der Schweißzonen und dort wo mehrere Schweißnähte aufeinandertreffen. Wenn sie flächige Verbindungen durch das Kleben herstellen, dann können sie das vermeiden und unter Umständen auch höherwertige Stahllegierungen einsetzen, die zum Beispiel durch Schweißverfahren thermisch im Bereich der Wärmeeinflusszone in ihren Eigenschaften verschlechtert würden."