VHB Klebeband (rechts): Der Klebstoff bleibt dauerhaft flexibel und viskoelastisch (Bild: 3M)
11.10.2022 Viskoelastische Klebverbindungen optimal auslegen
FE-Modellierung von Acrylat-Schaumklebebändern
Um Klebverbindungen mit viskoelastischen Acrylat-Klebebändern optimal auszulegen, wird das Verhalten geklebter Bauteile mit der Finite-Elemente-Methode simuliert. Dabei sind die nicht-linearen, viskoelastischen Eigenschaften, welche die Klebebänder so attraktiv für die reale Anwendung machen, für die virtuelle Simulation eine Herausforderung. Die Modelle müssen auf vielfältigen Experimenten basieren, damit Realitätsnähe gewährleistet ist.
Computergestützte Simulationsverfahren wie die Finite-Elemente-Methode (FEM) werden in der Produktentwicklung zur Analyse und Optimierung von Systemen genutzt. Die Idee hinter FEM: Das Verhalten einer komplexen Struktur kann berechnet werden, indem das Problem in viele kleine Probleme unterteilt und die Lösung entsprechend einer generalisierten Form des Kräftegleichgewichts bestimmt wird. Durch dieses numerische Prinzip ermöglicht es FEM, das komplexe Verhalten von Komponenten unter Einwirkung spezifischer physikalischer Kräfte unter bestimmten Bedingungen in drei Schritten zu simulieren.
FEM: Prozess und Ziel
Im ersten Schritt wird ein digitales Modell des Bauteils erstellt und kalibriert. Dieses Modell wird in eine endliche (finite) Anzahl von kleineren, einfacheren Submodellen, (Elemente) eingeteilt – z.B. in Tetraeder oder Hexaeder. Für jedes einzelne Element werden die spezifischen Materialien mit ihren typischen Eigenschaften sowie die Randbedingungen definiert. Dazu gehören z.B. das Einwirken äußerer Lasten wie Verschiebungen oder Kräfte. Im Zuge der Kalibrierung wird das digitale Modell so angepasst, dass es das reale Verhalten gut abbildet.
