Verbundwerkstoffe bieten gegenüber herkömmlichen Materialien zahlreiche Vorteile. Einer davon ist die einfache und dauerhafte Reparierbarkeit. Beschädigte Teile aus Verbundwerkstoffen müssen unter Umständen ausgetauscht werden, wenn das nötige Reparaturwissen fehlt. Tatsächlich lassen sich Verbundwerkstoffe jedoch oft leichter reparieren als herkömmliche Materialien. In diesem Artikel vermitteln wir Ihnen die Grundlagen der Reparatur von Verbundwerkstoffen.
Erfolgreiche Reparaturen an Verbundwerkstoffen ermöglichen es uns, die Lebensdauer eines Bauteils zu verlängern und die Kosten für einen Austausch zu sparen. Drei Hauptprinzipien sind für eine erfolgreiche Reparatur unerlässlich: Die Reparatur unterscheidet sich vom Originalteil; eine vergrößerte Oberfläche erhöht die Festigkeit der Reparatur; die Reparatur sollte dem Originalteil entsprechen.
Die Reparaturteile weichen vom Originalteil ab.
Das erste Prinzip der Reparatur von Verbundwerkstoffen, das verstanden werden muss, ist, dass strukturelle Reparaturen mit einem anderen Verfahren als die Reparatur des Originalteils durchgeführt werden. Bei der Herstellung eines Verbundbauteils härtet das Harz aus und verbindet sich chemisch und physikalisch mit dem Verstärkungsgewebe. Dadurch entsteht eine Einheit, unabhängig von der Anzahl oder Ausrichtung der Gewebelagen. Dies wird als Primärstruktur oder Primärbindung bezeichnet und ist die stärkste Bindung, die in einem Verbundbauteil auftreten kann.
Sobald ein Bauteil beschädigt ist, beruhen alle Reparaturen auf sekundären Verbindungen mit der ursprünglichen Primärstruktur. Das bedeutet, dass alle Reparaturen von einer physikalischen Verbindung mit der Oberfläche der Primärstruktur abhängen. Daher hängt die Festigkeit von Glasfaserreparaturen von der Haftfestigkeit des verwendeten Harzes ab – also von der Festigkeit der physikalischen Verbindung mit der Primärstruktur. Aus diesem Grund sollte das für die Reparatur verwendete Harz genauso fest sein wie das Harz, aus dem das Bauteil gefertigt wurde. Tatsächlich werden für Reparaturen mitunter Harze mit starker Haftfestigkeit eingesetzt.
Eine vergrößerte Oberfläche erhöht die Festigkeit von Verbundreparaturen.
Da Glasfaserreparaturen von der Oberflächenhaftung (physikalischen Verbindung) der Reparaturstelle mit der Primärstruktur abhängen, erhöht eine Vergrößerung der Klebefläche die Festigkeit und Haltbarkeit der Verbindung – und damit auch des Bauteils bzw. der Reparaturstelle.
Üblicherweise wird zur Vergrößerung der Oberfläche das Schräg- oder Schrägschleifen angewendet. Dabei wird der Bereich neben der Beschädigung schrittweise abgeschliffen, wodurch in der Regel etwa 12–19 mm Fläche pro Lage Laminat abgetragen werden. Schrägschleifen erfolgt üblicherweise mit einem hochtourigen Druckluftschleifer.Roloc-Schleifscheiben.
Da die meisten Verbundstrukturen relativ dünn sind, ist dies ein schonendes Verfahren. Das Verhältnis der Verjüngung zur Laminatdicke wird als Wert angegeben. Je höher die erforderliche Festigkeit oder kritischer die Reparatur sein muss, desto größer ist in der Regel dieser Wert. Strukturelle Reparaturen erfordern üblicherweise eine geringere Verjüngung mit einem Verhältnis von 20:1 bis 100:1.
Eine alternative Methode zur Oberflächenvergrößerung ist das Stufenschleifen. Dabei wird zunächst die Größe der inneren Reparaturstelle festgelegt. Anschließend werden umliegende Materialien mit einer Breite von 12,7 mm pro Lage des Bauteils abgetragen, wobei man sich zur Bauteiloberfläche vorarbeitet. Dies führt zu einer deutlichen Vergrößerung der Reparaturfläche und macht die Faserausrichtung in jedem Schritt sichtbar.
Beide Methoden sind für die meisten Reparaturen an Verbundwerkstoffen geeignet, wobei das Schäften meist als einfacher und im Allgemeinen als besser angesehen wird. Beim Stufenschleifen entstehen scharfe Kanten und Stoßfugen in den reparierten Lagen. Außerdem ist es schwierig, Stufenschleifen durchzuführen, ohne die darunterliegenden Lagen zu beschädigen.
Die Reparatur sollte dem Originalteil entsprechen.
Obwohl sich Ihre Reparatur vom Originalteil unterscheidet, empfiehlt es sich, Dicke, Dichte und Lagenorientierung des ursprünglichen Laminats bei der Reparatur exakt nachzubilden. Dies trägt zum Erhalt der Funktionalität bei. Mehr ist nicht immer besser – ist Ihre Reparatur dicker als das Originalteil, wird sie mit ziemlicher Sicherheit steifer sein, unabhängig vom verwendeten Material. Unterschiedliche Festigkeiten innerhalb eines Bauteils können zu ungewollten Spannungsspitzen führen, die letztendlich Materialermüdung oder -versagen zur Folge haben können. Ersetzen Sie daher jede entfernte Lage im beschädigten Bereich sorgfältig durch eine identische Lage, möglichst in derselben Ausrichtung. Dieser lagenweise Austausch gewährleistet, dass die reparierte Struktur den gleichen Belastungen standhält wie das Original und die Lasten wie vorgesehen verteilt.
Veröffentlichungsdatum: 07.04.2022