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Abstract

An Beispielen aus der Kleb- und Ultraschallschweißtechnik wird dargestellt, wie verschiedene Methoden der Vakuum gestützten Analytik im Bereich innovativer Leichtbau-Fügetechnologien eingesetzt werden. Ziel dabei ist es, Fügemechanismen aufzuklären und somit Optimierungspotentiale für Festigkeit und Alterungsbeständigkeit von Verbunden zu erschließen. Die Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) wird zur Charakterisierung von Epoxidharzklebstoffen eingesetzt und liefert quantitative und lokale Informationen zur Zusammensetzung und Struktur der duroplastischen Kunststoffe. Hierbei erweisen sich multivariate Datenanalysemethoden als sehr hilfreich.

Bei ultraschallgeschweißten Aluminiumverbunden liefern hoch ortsaufgelöste Analysemethoden Informationen zur Rekonstruktion der physikalischchemischen Prozesse und Bedingungen während des Fügevorgangs.

Die Steigerung von Festigkeit und Langzeitbeständigkeit ultraschallbzw. induktionsgeschweißten Hybridverbunde aus Aluminium und carbonfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen (CFK-PA66) kann durch den Einsatz Vakuum gestützter Analyseverfahren auf eine intensive mikromechanische Verklammerung des Matrixpolymers mit der Aluminiumoxidschicht zurückgeführt werden.

Using examples from the adhesive bonding and ultrasonic welding technique shows how various methods of vacuum-assisted analysis can contribute to explain joining mechanisms and derive optimization potentials for strength and durability of composites. Employing Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS) to characterize epoxy-adhesives, locally resolved and quantitative structural informa-tions can be achieved. Multivariate data analysis methods prove to be very helpful here.

Analytical investigations with high spatial resolution at the interface of ultrasonic welded aluminium joints provide structural and chemical data and allow the characterization of the bonding zone in detail. Thus the physical and chemical processes occurred during the welding process can be reconstruct.

The increase of strength and longterm durability of ultrasonic- or induction welded hybrid joints (aluminium and carbon-fibre reinforced thermoplastics) can be attributed to micromechanical interlocking of the CF-matrixpolymer with Al-oxide-layer.