Zustandsüberwachung struktureller Klebungen unter Scherbeanspruchung durch Integration einer optischen Polymerfaser

Das im hier vorgestellten Forschungsprojekt KlebPOF untersuchte Sensorkonzept der Zustandsüberwachung von Klebungen basiert auf der Integration eines Kunststoff-Lichtwellenleiters (polymere optische Faser, POF) in die Klebung. Die ähnlichen mechanischen Eigenschaften von POF und Klebstoff, beides Kunststoffe, haben zur Folge, dass Beanspruchungen des Klebstoffs auf die POF übertragen werden. Die Auswirkungen einer Belastung auf die optischen Eigenschaften des Lichtwellenleiters werden in Bezug auf die transmittierte Lichtleistung sowie auf den Einfluss der Winkelverteilung der aus der Faser austretenden Lichtstrahlen im Fernfeld untersucht und für den Einsatz zur Zustandsüberwachung von Klebverbindungen interpretiert. Die Ergebnisse an Couponproben zeigen, dass sich die Methode insbesondere für semi-strukturelle Klebstoffe, wie zum Beispiel 2K-Polyurethane oder 2K-Methylmethacrylate, und eine Beanspruchung der Klebung auf Scherung gut eignet. In den Untersuchungen an dem Funktionsmuster, einer Rohr-Muffe-Klebung, waren sehr deutliche Änderungen im Sensorsignal frühzeitig vor Versagen detektierbar. Diese Änderung konnte mit kostengünstigen opto-elektronischen Komponenten detektiert werden. Damit eignet sich die Methode für eine integrale Zustandsüberwachung der gesamten Klebung ohne Ortsauflösung, um einen kostengünstigen Sensor für den Feldeinsatz zu ermöglichen.