Kleben statt schweißen, nieten oder schrauben lautet heute oft die Devise wenn es darum geht, Bauteile miteinander zu verbinden. Der Vorteil: Autos, Flugzeuge oder Landmaschinen sparen einiges an Gewicht. Doch die Anforderungen an den Klebstoff sind hoch. Er muss flexibel genug sein, um Spannungsspitzen in der Fügezone auszugleichen und trotzdem für eine steife Verbindung in der Fläche sorgen.
Fraunhofer-Forscher haben deshalb den Klebstoff „Metak“ entwickelt, der hart und weich in einem sein kann. Der Stoff ist vergleichbar mit einem gewöhnlichen zwei Komponenten-Klebstoff aus dem Baumarkt. Allerdings werden bei der Neuentwicklung mehr Komponenten zusammengemischt. Die Herstellung ist dabei ganz einfach, da die Komponenten nicht aufwendig im Labor synthetisiert werden müssen, sondern frei verkäuflich sind.
Härtegrade lassen sich individuell einstellen
Die Steifigkeit des zunächst zähflüssigen Materials auf Kunstharz-Basis lässt sich durch zwei Härtungsmechanismen bestimmen: die Bestrahlung mit UV-Licht und Wärme. Bereiche, die flexibel bleiben sollen, werden nicht bestrahlt, aber mit Wärme behandelt und so ausgehärtet. Sie verbinden sich dann mit den bestrahlten, festen Bereichen zu einem Netzwerk und verfügen dann über eine gummiartige Konsistenz.
Netzwerk hält dynamischen Belastungen stand
Dieses Netzwerk eignet sich für dynamische Belastungen, wie sie etwa bei der Verbindung von Automotor und Karosserie auftreten. Hier sind besonders die Fügezonen hohen Spannungsspitzen und Vibrationen ausgesetzt – ein Problem, mit dem auch verklebte Flugzeugbauteile, Windräder oder der Zugbau zu kämpfen haben.
Das Material lässt sich also flexibel an den Frequenzbereich der Vibrationen anpassen und diese ausgleichen. Je länger und intensiver die Bestrahlung mit UV-Licht, desto härter das Material. Nach der abschließenden Wärmebehandlung mit einem Heizstrahler oder im Ofen bei 100 bis 180 Grad (je nach Anwendung), ist Metak nicht mehr verformbar, die chemische Reaktion abgeschlossen.
Metak ist aber nicht nur als Klebstoff verwendbar, sondern kann auch in Form gegossen werden. Durch Bestrahlung und Wärme lassen sich dann ebenfalls harte und weiche Zonen mit fließenden Übergängen herstellen. Diese Eigenschaft ist zum Beispiel attraktiv für Anwendungen in der Orthopädie. So könnte ein Korsett aus Metak die verformte Wirbelsäule von Skoliose-Patientinnen an den richtigen Stellen stützen, aber gleichzeitig an anderen flexibel nachgeben.
