Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überprüfen einer Füge- Oberfläche eines Substrates, wobei auf die Fügeoberfläche des Substrates ein Bauelement mittels eines Klebstoffes geklebt werden soll. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Verkleben eines Substrates mit einem solchen Bauelement unter Anwendung des Überprüfungsverfahrens. Aufgrund ihrer gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit sind Faserverbundwerkstoffe bei der Herstellung von jedweden Bauteilen kaum mehr wegzudenken. Faserverbundwerkstoffe bestehen dabei hauptsächlich aus zwei wesentlichen Bestandteilen, nämlich einem Fasermaterial und einem Matrixmaterial. Bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen aus einem Faserverbundwerkstoff wird dabei in der Regel das Fasermaterial in die entsprechende spätere Bauteilform gebracht und dann das in das Fasermaterial infundierte Matrixmaterial ausgehärtet. Das Aushärten geschieht in den allermeisten Fällen durch Temperatur und ggf. Druckbeaufschlagung. Durch das Aushärten werden die lasttragenden Fasern des Fasermaterials in ihre vorbestimmte Richtung gezwungen und bilden dabei zusammen mit dem ausge- härteten Matrixmaterial eine integrale Einheit zur Lastabtragung.

Leider weisen Faserverbundbauteile bei der Herstellung einige Nachteile gegenüber isotropen Werkstoffen auf, da die Bauteilform eines Faserverbundbauteils in der Regel durch entsprechende Formwerkzeuge gebildet wird, welche eine Art Negativab- druck der späteren Bauteilform darstellen. Daher werden nicht selten komplexe Faserverbundbauteile aus verschiedenen Bauelementen, die entweder aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt wurden oder aus isotropen Werkstoffen zusammengesetzt werden, miteinander verklebt, um die komplexe Geometrie herstellen zu können. Auch die Reparatur von Faserverbundbauteilen kann bei lokalen Beschädigungen durch Kleben von Reparaturpatches erfolgen, indem zunächst an der beschädigten Stelle das Fasermaterial und Matrixmaterial des Faserverbundwerkstoffes entfernt und so die beschädigte Stelle vorbereitet wird und anschließend dann ein Reparaturpatch eingeklebt wird, welches in den entstandenen Freiraum eingeklebt wird und diesen so wieder ausfüllt.

Ein derartiges Kleben, bei dem mindestens einer der Fügepartner ein Faserverbund- bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff ist, ist dabei nicht ganz unkritisch hinsichtlich der Zertifizierung und Validierung. So müssen gerade im Bereich der Luft- und Raumfahrt hohe Maßstäbe an eine derartige Klebverbindung gestellt werden, um insbesondere auch bei sicherheitskritischen Bauteilen den Anforderungen an die Sicherheit zu genügen. Die besondere Herausforderung besteht dabei darin, dass eine zerstörungsfreie Prüfung von Klebungen bzw. Klebverbindungen nur eingeschränkt möglich ist. Derzeit existiert kein zerstörungsfreies Prüfverfahren, mit welchem die Verbindungsfestigkeit von Klebungen nachgewiesen werden kann.

Aufgrund dessen und in der Vergangenheit aufgetretener Schadensfälle schreiben die Zertifizierungsbehörden für das strukturelle Kleben in der Luftfahrt besondere Regelungen vor. So ist nach EASA AMC 20-29 bzw. FAA AC 20-107b derzeit eine sicherheitsrelevante Klebung nur dann zulässig, wenn a) Ein mögliches Versagen der Klebung durch konstruktive Maßnahmen auf eine unkritische Größe beschränkt wird (typischerweise durch alternative Lastpfade oder Redundanz in der Konstruktion, bspw. durch zusätzliche Nieten), b) Jede einzelne geklebte Verbindung mit der in der Konstruktion veranschlagten kritischen Höchstbelastung belastet wird, um die Festigkeit der Verbindung zu validieren, oder

c)Ein reproduzierbares und zuverlässiges zerstörungsfreies Prüfverfahren angewendet wird, mit dem die Festigkeit jeder einzelnen Klebung sichergestellt werden kann. Ein weiterer wesentlicher Nachteil bei der Reparatur von Faserverbundbauteilen mittels Klebung besteht darin, dass die zu reparierende Struktur bereits im Betrieb war und dabei mit Medien in Kontakt gekommen sein kann, welche die Ausbildung der Adhäsionskräfte beim Kleben negativ beeinflussen. Daher werden geklebte Repara- turen (ohne zusätzliche Applikation von Nieten) derzeit nicht durchgeführt, sofern ein Versagen der Reparatur kritisch für die Sicherheit des Luftfahrzeuges ist. Um geklebte Reparaturen dennoch in Einklang mit den Zulassungsbehörden durchzuführen, wird intensiv an Möglichkeiten zur Validierung einer erfolgten Reparatur geforscht.

Aus der US 7,736,452 B2 ist ein Verfahren zum zerstörungsfreien Überprüfen einer Klebeverbindung bei der Reparatur von Faserverbundbauteilen bekannt, wobei hier die Überprüfung der Klebverbindung indirekt erfolgt. Die beschädigte Stelle an dem Faserverbundbauteil wird in einem ersten Schritt repariert und ein entsprechendes eingeklebtes Reparaturpatch verwendet. Anschließend wird in der näheren Umgebung der reparierten Stelle ein Testpatch, welches die gleichen Eigenschaften und das gleiche Material aufweist wie das Reparaturpatch, aufgeklebt und nach dem Aushärten der Klebverbindung mit einer entsprechenden Kraft belastet. Hält der Testpatch der derart aufgebrachten Kraft stand, so wird von der Haltbarkeit der repa- rierten Stelle ausgegangen.

Aus der US 2008/001 1075 A1 ist ein Verfahren zur Qualitätskontrolle eines Faserverbundbauteils und einer möglichen Klebverbindung bekannt, wobei hier eine metallische Struktur auf die Oberfläche des Faserverbundbauteils aufgeklebt wird. Die me- tallische Struktur weist dabei eine Sollbruchstelle auf. Nach dem Aushärten der Klebverbindung wird die metallische Struktur nun mit einer Kraft beaufschlagt. Bricht die Sollbruchstelle, so ist die Klebverbindung mit der Oberfläche des Faserverbundbauteils wirksam. Bricht anstelle der Sollbruchstelle doch die Klebverbindung, so war diese nicht fehlerfrei.

Aber nicht nur bei Faserverbundbauteilen gibt es die Bestrebung einer zerstörungsfreien Überprüfung der Fügeoberfläche zum Zwecke der Haftvermittlung zwischen einem Substrat und weiteren Bauelementen. So ist die Oberflächenbeschichtung eine weit verbreitete Methode, um bestimmte technische oder ästhetische Funktionen zu erfüllen. So werden bspw. in der zivilen Luftfahrt entsprechende Aluminiunnstrukturen verwendet, die aggressiven Medien ausgesetzt und demzufolge besonders stark durch korrosiven Angriff gefährdet sind. Deshalb werden diese Aluminiumstrukturen einer elektrochemischen Behandlung unterzogen und anschließend mit einer Ober- flächenbeschichtung versiegelt. Diese Grundierschicht dient einerseits als Korrosionsschutz und andererseits als haftvermittelnde Schicht für einen anschließenden Klebeprozess.

Derzeit existiert jedoch kein Verfahren, mit dem die Fügeoberfläche eines Substra- tes, sei es aus einem Faserverbundwerkstoff oder aus einem anderen Werkstoff hergestellt, direkt auf ihre Wirksamkeit in Bezug auf eine Klebestelle überprüft werden kann. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren anzugeben, mit dem die Fügeoberfläche eines Substrates, insbesondere eines Faserverbundbauteils als Substrat, auf das ein Bauelement geklebt werden soll, direkt hinsichtlich der Verklebung überprüft und die Wirksamkeit einer derartigen Klebung im Vorfeld sichergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren zum Überprüfen einer Fügeoberfläche gemäß Anspruch 1 , dem Verfahren zum Kleben von Bauelementen gemäß Anspruch 12 so- wie einer Vorrichtung gemäß Anspruch 16 erfindungsgemäß gelöst.

Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Überprüfen einer Fügeoberfläche eines Substrates vorgeschlagen, wobei auf die Fügeoberfläche des Substrates ein oder mehrere Bauelemente mittels eines Klebwerkstoffs bzw. Klebstoffes geklebt werden sollen.

Bei dem Substrat kann es sich um ein Faserverbundbauteil aus einem Faserverbundwerkstoff handeln, wobei das Faserverbundbauteil aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein kann. Ein derartiger Faserverbundwerkstoff weist gattungs- gemäß ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial auf. Darüber hinaus kann ein solcher Faserverbundwerkstoff weitere Komponenten bzw. Materialien enthalten, die anwendungsspezifisch sind. Bei dem Substrat kann es sich aber auch um einen anderen, insbesondere isotropen Werkstoff handeln, wie bspw. einen Polymerwerkstoff, Metallwerkstoff, organische Materialien und/oder anorganische Materialien. Als Polymerwerkstoffe können bspw. Duromere (Epoxide, ungesättigte Polyester, Vinylester, Phenolharze), Elastomere (Kautschuk, Polysulphide, Silikone, Polyurethane), Thermoplaste (Polyetherketonke- ton, Polyamid, Polyester, usw.) verwendet werden. Als Metallwerkstoffe bzw. Legierungen kommen insbesondere Stahl, Aluminium, Titan, Magnesium, Buntmetalle, usw. in Betracht. Als Organische Materialien können insbesondere Knochen, Holz und Zähne Anwendung finden. Als anorganische Materialien sind insbesondere Glas, Zement, Keramik, Gestein denkbar. Dabei kann das Substrat gerade kein Faserverbundbauteil hergestellt aus einem Faserverbundwerkstoff sein.

Ein Bauelement kann dabei aus dem gleichen Werkstoff wie das Substrat bestehen oder einen solchen Werkstoff aufweisen. Denkbar ist aber auch, dass das Bauele- ment aus einem anderen Werkstoff, wie oben genannt, besteht, oder einen solchen Werkstoff aufweist. Eine denkbare, in der zivilen Luftfahrt häufig anzutreffende Kombination ist ein Substrat aus einem Faserverbundwerkstoff, auf das ein Bauelement aus einem Metallwerkstoff geklebt werden soll. Bei dem Bauelement kann es sich aber auch um einen Werkstoff handeln, der einen Klebwerkstoff immanent enthält, wie bspw. Oberflächenbeschichtungen, Versiegelungen oder Lacke. Denkbar ist dabei insbesondere, dass ein Prepreg (vorimprägniertes Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes) direkt auf die Klebstoffgrundierung aufgelegt und ausgehärtet wird, wobei dann das Matrixmaterial des Prepregs die Eigenschaft eines Klebstoffes bildet. Um die Fügeoberfläche direkt und vor allem zerstörungsfrei überprüfen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zunächst wenigstens ein flächenförmi- ges Prüftextil bereitgestellt wird, das ein Fasermaterial und eine Klebstoffgrundierung enthält. Eine Klebstoffgrundierung ist dabei ein Material, das in der Regel zur Vorbereitung einer herzustellenden Klebstoffverbindung auf die Fügeoberfläche aufge- bracht wird. Nach dem Aushärten einer Klebstoffgrundierung würde dabei der Klebstoff auf die Klebstoffgrundierung aufgebracht werden, so dass die Klebstoffgrundierung ein Bindeglied zwischen der Fügeoberfläche des Bauteils einerseits und dem Klebstoff andererseits darstellt. Eine Klebstoffgrundierung (auch Primer genannt), dient dabei zur Vorbereitung der Fügeoberfläche für eine spätere Verklebung. Eine solche Klebstoffgrundierung kann im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei auch jene Matrixmaterialien sein, die Bestandteil eines Faserverbundwerkstoffes sind. In einer vorteilhaften Ausführungsform, bei der das Substrat aus einem Faser- Verbundwerkstoff gebildet ist, kann dabei die Klebstoffgrundierung das Matrixmaterial sein, aus dem das Faserverbundbauteil hergestellt ist oder jenes Matrixmaterial, das Bestandteil des Faserverbundwerkstoffes, aus dem der Reparaturpatch hergestellt ist. Die Klebstoffgrundierung kann aber auch jenes Material sein, das die spätere Klebstoffschicht bilden soll. Die Klebstoffgrundierung und der Klebstoff, der das spä- tere Bauelement an das Faserverbundbauteil ankleben soll, können dabei das gleiche Material sein.

Das flächenförmige Prüftextil enthält dabei des Weiteren ein Fasermaterial, welches vorzugsweise aus textilen oder nicht textilen Rohstoffen hergestellt ist und das vor- zugsweise aus linienförmigen Gebilden zu einem flächenförmigen Gebilde verarbeitet wurde. Das Fasermaterial des flächenförmigen Prüftextils kann dabei im nicht ausgehärteten Zustand der Klebstoffgrundierung einen biegeschlaffen Zustand aufweisen. Es kann sich hierbei insbesondere um Fasermaterialien handeln, die auch zur Herstellung von Faserverbundbauteilen verwendet werden und somit Bestandteil von Faserverbundwerkstoffen sind. Denkbar ist es aber auch, dass das Fasermaterial beispielsweise ein metallisches Material ist, was grundsätzlich nicht biegeschlaff ist, sich unter einer Zug- und/oder Druckbelastung jedoch verformt.

Das flächenförmige Prüftextil wird dabei in der Regel so bereitgestellt, dass das Fa- sermaterial des flächenförmigen Prüftextils bereits mit der Klebstoffgrundierung getränkt ist und somit für die nachfolgenden Schritte sofort zur Verfügung steht. Denkbar ist aber auch, dass Fasermaterial und Klebstoffgrundierung getrennt bereitgestellt werden und während der weiteren noch zu erörternden Verfahrensschritte dann zusammengefügt werden.

Im nächsten Schritt wird nun das flächenförmige Prüftextil auf zumindest einen Teil der Fügeoberfläche des Substrates aufgebracht, so dass die Klebstoffgrundierung des flächenförmigen Prüftextils mit der Fügeoberfläche des Substrates kontaktiert. Die Fügeoberfläche, mit anderen Worten, wird somit durch die Klebstoffgrundierung des flächenförmigen Prüftextils benetzt bzw. besetzt. Weist das Fasermaterial des Prüftextils die Klebstoffgrundierung als gemeinsame Einheit bereits auf, so werden die Klebstoffgrundierung und das Fasermaterial in einem Schritt auf das Substrat aufgebracht. Liegen beide Komponenten getrennt vor, so werden entweder zunächst die Klebstoffgrundierung und dann das Fasermaterial des Prüftextils aufgebracht o- der zuerst das Fasermaterial des Prüftextils aufgebracht und dann die Klebstoffgrundierung auf das Fasermaterial aufgetragen. Im zweiten Fall infundiert die Klebstoffgrundierung in das Fasermaterial des Prüftextils und bildet so dann die Grenzschicht zwischen Fasermaterial und Fügeoberfläche aus.

Im nächsten Schritt, nachdem das flächenförmige Prüftextil auf die Fügeoberfläche aufgebracht wurde, wird die Klebstoffgrundierung des flächenförmigen Prüftextils ausgehärtet, um das flächenförmige Prüftextil mit dem Substrat im Bereich der Fügeoberfläche mittels der Klebstoffgrundierung stoffschlüssig zu verbinden. Das Aushär- ten der Klebstoffgrundierung kann so je nach verwendeter Grundierung beispielsweise bei Raumtemperatur oder bei einer entsprechenden Temperatur und ggf. Druckbeaufschlagung erfolgen. Je nach verwendeter Klebstoffgrundierung wird die Grundierung durch den entsprechenden, spezifischen Träger aktiviert, wodurch der Aushärteprozess in Gang gesetzt und die Klebstoffgrundierung teilweise oder voll- ständig aushärtet, sprich konsolidiert, wird. Nach der Aushärtung bzw. Polymerisation der Klebstoffgrundierung wurde das flächenförmige Prüftextil mittels der Klebstoffgrundierung fest mit dem Substrat im Bereich der Fügeoberfläche verbunden bzw. verklebt. Nachdem die Klebstoffgrundierung des flächenförmigen Prüftextils ausgehärtet ist, wird das flächenförmige Prüftextil von der Fügeoberfläche abgezogen, vorzugweise derart, dass eine Kraft im Wesentlichen orthogonal zur Fügeoberfläche und in Richtung weg von der Fügeoberfläche auf das Prüftextil ausgeübt wird. Anschließend kann dann die Fügeoberfläche durch eine qualitative Bewertung des Bruchbildes bzw. durch eine quantitative Bewertung der beim Abziehen des flächenförmigen

Prüftextils ermittelten Abziehkraft überprüft werden. Die Abziehkraft kann dabei über die Zeit und/oder über den Weg bzw. Prüfweg abgetragen werden, wodurch ein Abziehkraftverlauf über die Zeit und/oder über den Weg gebildet wird. Die Bewertung des Bruchbildes meint hierbei, dass entweder die Fügeoberfläche des Bauteil oder das Prüftextil oder beides untersucht wird.

Bei einer ungenügenden bzw. unzureichenden Anbindung der Klebstoffgrundierung auf der Fügeoberfläche des Substrates wird die Grundierung vom Substrat getrennt, wodurch die mangelhafte Vorbehandlung der Fügeoberfläche erkannt wird. Bei einer korrekten Oberflächenvorbehandlung kommt es zu einer kohäsiven Materialtrennung innerhalb der Grundierung, wobei hierbei in der Regel chemische Ketten in der Klebstoffgrundierung aufgebrochen werden und so eine saubere Oberfläche mit einer ho- hen Oberflächenenergie erzeugt wird. Aufgrund der geometrischen Bestimmtheit des Textils bildet sich gleichzeitig eine gleichmäßige und definierte Oberflächentopologie aus, die einen optimalen Untergrund für die darauffolgende Verklebung darstellt. Eine solche Oberfläche ist garantiert frei von Kontaminationen, hinsichtlich Vorbereitung und Vorbehandlung der Fügeoberfläche frei vom„Einflussfaktor Mensch" und garantiert anbindungsfähig. Der darauffolgende Fügeprozess mit Applikation des Klebstoffes auf die Grundierung erfolgt daher unter höchster Prozesssicherheit, da der Zustand der Fügeoberfläche bekannt ist.

Bei einer einwandfreien und der Qualität entsprechenden Fügeoberfläche haftet die Klebstoffgrundierung gleichmäßig und in der Regel vollflächig am Substrat und zeigt eine korrekte Anbindung der Grundierung an dem Substrat an. Der Bruch beim Abziehen des flächenförmigen Textils erfolgt dabei kohäsiv in der Grundierung, so dass die Grenzfläche zum Substrat der aufgebrachten Belastung standhält. In diesem Fall ist davon auszugehen, dass die Fügeoberfläche der qualitativen Anforderung an die Verklebung entspricht.

Weist das Bruchbild indes jedoch Bereiche auf, in denen die Grundierung auf der Fügeoberfläche in Teilen nicht mehr vorhanden ist, so haftet die Grundierung nicht vollflächig auf der Fügeoberfläche, was entweder an einer unzureichenden Haftung der Grundierung an der Fügeoberfläche liegen kann oder daran, dass das darunter liegende Substrat noch weitere Beschädigungen aufwies, die bei einem Abreißen des Prüftextils mit herausgerissen wurden. In beiden Fällen war die Qualität der Fügeoberfläche für eine spätere Verklebung unzureichend, was sich anhand des Bruchbil- des sowohl auf der Fügeoberfläche als auch auf dem abgezogenen Prüftextil mit bloßem Auge erkennen lässt. Es bedarf dabei keiner Interpretation oder gedanklichen Tätigkeit bei der Bewertung des Bruchbildes, da bereits die schlichte Feststellung einer Gleichmäßigkeit des Bruchbildes ausreicht, um von einer qualitativ hochwertigen Fügeoberfläche auszugehen. Bei einem ungleichmäßigen Bruchbild, das insbesondere Beschädigungen in der Bruchfläche aufweist, ist von einer unzureichenden bzw. nicht einwandfreien Fügeoberfläche für die spätere Verklebung auszugehen.

Alternativ oder zusätzlich kann die Bewertung der Fügeoberfläche auch quantitativ erfolgen, indem während des Abziehens des flächenförmigen Prüftextils die Abziehkraft ermittelt wird. Verläuft diese Abziehkraft (bspw. im Verhältnis zu Kraft/Weg) im Wesentlichen gleichmäßig und/oder innerhalb eines Sollbereiches und/oder oberhalb eines definierten Schwellwertes, so ist von einer einwandfreien und zulässigen Fügeoberfläche und gleichzeitig von einwandfrei mechanischen Eigenschaften auszugehen. Weist die Abzieh kraft jedoch Unregelmäßigkeiten auf, die sich in deutlichen Kraftspitzen zeigen, und/oder verläuft die Abzieh kraft ganz oder teilweise unter der definierten Abziehkraft, so ist von einer unzureichenden Qualität der Fügeoberfläche auszugehen (Ausschläge von unter 30% bzw. unter 20% des Mittelwertes gelten je nach Klebstoffgrundierung als regelmäßig). Diese meist lokal begrenzten Kraftspitzen in einem Abzieh kraftverlauf sind dabei jene Bereiche, in denen die Klebstoffgrundierung nicht kohäsiv innerhalb der Grundierung gebrochen wurde, sondern wo die Klebstoffgrundierung nicht an der Fügeoberfläche haftete oder wo Teile des Substrates der Fügeoberfläche herausgerissen wurden. Dabei ist die maximale Abziehkraft, die auftreten kann, definiert durch die Textilarchi- tektur und die kohäsive Bruchfestigkeit der Klebstoffgrundierung im Soll-Zustand. Wenn Fehler auftreten, dann ist die Abziehkraft an der entsprechenden Stelle stets geringer als die maximale Abziehkraft, die bei einer rein kohäsiv-brechenden Klebstoffgrundierung auftreten wird. In diesen Bereichen fällt die Abziehkraft unter einen vorgegebenen Schwellwert (bspw. unter die maximale Abziehkraft abzüglich Toleranz), was sofort erkennbar wird und auf eine unzureichende Fügeoberfläche schließen lässt. Liegt die Abziehkraft über den gesamten Prüfweg hinweg unterhalb des Schwellwertes, so ist von einem Defekt der Klebstoffgrundierung auszugehen. Es wird somit möglich, basierend auf einer qualitativen Bewertung des Bruchbildes und/oder einer quantitativen Bewertung der Abzieh kraft die darunter liegende Fügeoberfläche hinsichtlich ihrer Eigenschaft, eine sichere Verklebung zu gewährleisten, zu überprüfen, ohne dass das Bauelement tatsächlich angeklebt werden muss oder entsprechende temporäre Prüfkörper in der Nähe der Fügeoberfläche angeordnet werden müssen. Vielmehr kann die Fügeoberfläche direkt überprüft werden, wobei bei einer positiven Überprüfung der Fügeoberfläche gleichzeitig erreicht wird, dass die Fügeoberfläche nunmehr einen optimalen Untergrund darstellt und eine entsprechende Oberflächenenergie für die spätere Verklebung bereitstellt. Damit kann durch dieses Verfahren grundsätzlich auch die Qualität der nachfolgenden Verklebung definiert beeinflusst und die Qualität dieser Verklebung gewährleistet werden.

Darüber hinaus kann so auch eine indirekte Prozesskontrolle durchgeführt werden, die repräsentativ für die gesamte Verklebung ist. So lässt sich bspw. ein Prüftextil als Prüfkörper bspw. auf zusätzlicher Klebstoffgrundierung neben der Reparaturstelle anordnen, der dann zu einem späteren Zeitpunkt nach Benutzung abgezogen wird.

Darüber hinaus wird es möglich mit der vorliegenden Erfindung, eine reproduzierbar und genau definierte Grundierungsschicht (Schichtdicke, Topologie) unabhängig von der Menge der aufgetragenen Klebstoffgrundierung herzustellen, da überschüssiges Grundierungsmaterial mitsamt dem Prüfgewebe entfernt wird. Des Weiteren erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Klebstoffgrundierung in Film- und/oder Folienform auf das Substrat aufzubringen, so dass Restriktionen wie Partikelgröße oder Viskosität der Klebstoffgrundierung nur eine untergeordnete Rolle spielen. Die Anbin- dung der Klebstoffgrundierung an das Substrat kann darüber hinaus im Zuge des Aktivierungsvorgangs vollflächig mechanisch überprüft werden. Außerdem erlaubt die vorliegende Erfindung eine nahezu unbegrenzte Lagerung des Substrates vor der Weiterverarbeitung, da der Auftrag der Klebstoffgrundierung und die Aktivierung zeitlich entkoppelt sind. Die Aktivierung findet dabei durch das Entfernen des Prüftextils statt.

Je nach Klebstoffgrundierung können unterschiedliche Härtungsmechanismen zum Tragen kommen. Beispielsweise sind chemische Reaktionen wie z.B. Polyreaktionen (Polyaddition, Polykondensation, Kettenpolymerisation), physikalische Reaktionen (Erstarrung, Verdunsten, Sol-Gel-Prozess) oder die Anhaftung durch Druckbeaufschlagung denkbar. Generell kann die Härtung unter definierten Bedingungen wie z.B. Temperatur oder Druck/Vakuum bzw. unter klebstoffspezifischen Bedingungen (bspw. UV-Strahlung) stattfinden. Weiterhin wird durch das Aushärten der Klebstoff- grundierung eine feste Anhaftung an das Substrat erreicht werden. Prinzipiell kann das Fasermaterial des Prüftextils in die Klebstoffgrundierung eingebettet sein, so dass unter- und über dem Fasermaterial sich die Klebstoffgrundierung befindet.

Denkbar ist es aber auch, dass das Fasermaterial auf der Klebstoffgrundierung aufliegt, so dass sich oberhalb des Fasermaterials des Prüftextils keine Klebstoffgrun- dierung befindet.

Die Fügeoberfläche, die nach dem Abziehen des Prüftextils entsteht, kann durch erhabene Bereiche und Vertiefungen gekennzeichnet sein. Die Vertiefungen stellen dabei die Faserabdrücke dar, während die erhabenen Bereiche die offenen Flächen des Fasermaterials des Prüftextils darstellen. Dies stellt unter anderem einen Vorteil für die anschließende Applikation eines Klebfilms dar, da dadurch der Bereich unter dem Klebstofffilm mittels Vakuum entlüftet werden kann. So entstehen keine Lufteinschlüsse unter dem Klebstoff, was ansonsten zu Poren in der Klebenaht führen kann. Dieses Problem tritt häufig auf, wenn Klebfilme auf glatte Oberflächen appliziert wer- den. Eingeschlossene Luftblasen können durch Anlegen eines Vakuums nicht entfernt werden, da der Evakuierungsweg der Luftblasen durch anhaftenden Klebstoff versperrt ist. Der Klebstofffilm verschließt jedoch nicht die Kanäle, welche das Fasermaterial des Prüftextils erzeugen, da der Film zunächst auf den erhabenen Bereichen aufliegt.

Gleichzeitig können die Erhöhungen als Abstandshalter dienen. Beim Fügen von Bauteilen ist die Einhaltung einer definierten Klebschichtdicke sehr wichtig. Dies wird in der Regel durch Abstandshalter in dem Klebstoff oder am Bauteil realisiert. Diese sorgen dafür, dass die Bauteile nur auf ein definiertes Maß angenähert werden kön- nen. Diese Abstandshalter stellen in der Regel aber eine Schwachstelle in der Verklebung dar, da sie eine Spannungskonzentration bei mechanischer Belastung hervorrufen. Die erhabenen Bereiche, welche durch die Fasermaterialabdrücke entstehen können, können als Abstandshalter dienen, da der Klebstoff aus den Vertiefun- gen der Faserabdrücke nicht vollständig herausgepresst werden kann. Sie sind jedoch keine Fremdkörper, sondern Teil der auf dem Substrat verbleibenden Klebstoff- grundierung und erzeugen somit keine Spannungskonzentrationen. In einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Fasermaterial des flä- chenförmigen Prüftextils um ein offenporiges Fasermaterial bzw. ein offenes Flächengebilde, bei dem parallel laufende Fasern des Fasermaterials sich nicht direkt kontaktieren. Hierdurch wird die Klebstoffgrundierung in den dadurch entstandenen Zwischenräumen des Fasermaterials eingebettet, wodurch ein kohäsiver Bruch in der Grundierung zwischen den einzelnen Fasern des Fasermaterials bewirkt werden kann. Durch die Wahl der Textilarchitektur (bspw. Porengröße) kann dabei das Bruchbild und somit die Oberflächengüte anwendungsspezifisch beeinflusst werden.

So beeinflusst die Porengröße insbesondere die Abziehkraft und die Auflösung des Verfahrens hinsichtlich des Bruchbildes. Die Porigkeit des Textils entscheidet letztlich auch darüber, welcher Anteil der Bruchoberfläche kohäsiv gebrochen ist und welcher Anteil einen Abdruck der Fasern bzw. des Materials des Textils aufweist. Durch die entsprechende Wahl der Porigkeit wird letztlich der prozentuale Freiraum des Flächengebildes bestimmt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Bruchbild zwischen der ausgehärteten Klebstoffgrundierung und dem flächenförmigen Prüftextil mittels einer Kamera aufgenommen, wobei mittels einer Bildauswerteeinheit dann aus den aufgenommenen Bilddaten ein gleichmäßiges oder ungleichmäßiges Bruchbild automatisiert fest- gestellt werden kann. Dabei werden entweder die Fügeoberfläche oder das flächen- förmige Prüftextil nach dem Abreißen oder beide zusammen mithilfe der Kamera aufgenommen, um so ein Abbild des Bruchbildes nach dem Abreißen des flächenförmigen Prüftextils zu erhalten. Mithilfe der Bildauswerteeinheit kann dann festgestellt werden, ob das Bruchbild gleichmäßig ist, d.h. ob die Klebstoffgrundierung sauber und fehlerfrei kohäsiv gebrochen wurde oder ob das Bruchbild ungleichmäßig ist und entsprechende Fehlstellen enthält, bei denen die Klebstoffgrundierung nicht sauber bzw. ordnungsgemäß auf der Fügeoberfläche anhaftet. Mit einer entsprechend eingerichteten Bildauswerteeinheit lässt sich außerdem feststellen, ob die Klebstoffgrundierung vollflächig an der Fügeoberfläche des Substrates haftet. So ist es denkbar, dass bei einer fehlerfreien Fügeoberfläche ein erster Teil der gesamten Klebstoffgrundierung vollflächig, d.h. ohne Lücken oder Fehlstellen, an der Fügeoberfläche des Substrates haftet, während ein zweiter Teil der gesamten Klebstoffgrundierung an dem Prüftextil verbleibt. Mit Hilfe der Bildauswerteeinheit lässt sich dann feststellen, ob die Klebstoffgrundierung vollflächig an der Fügeoberfläche des Substrates und/oder des Prüftextils haftet bzw. verbleibt, wobei dann auf eine fehlerfreie Fügeoberfläche geschlossen werden kann.

Hierfür ist es beispielsweise ganz besonders vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit der Farbe des Substrates bzw. der Farbe der Fügeoberfläche des Substrates eine Farbe für die Klebstoffgrundierung gewählt wird, um so einen möglichst großen Kontrast zwischen der Farbe der Fügeoberfläche des Substrates und der Farbe der Klebstoff- grundierung zu erhalten. Durch einen möglichst hohen Kontrast lassen sich so Fehlstellen innerhalb des Bruchbildes besser erkennen und leichter identifizieren.

Die Farbe kann darüber hinaus auch so gewählt werden, dass sie in Abhängigkeit der Farbe des Prüftextils bzw. des Fasermaterials des flächenförmigen Prüftextils ge- wählt wurde, um so Unregelmäßigkeiten bzw. Fehlstellen des Bruchbildes am flächenförmigen Prüftextil besser erkennen zu können.

Darüber hinaus ist es auch vorteilhaft, wenn die Abziehkraft während des Abziehens des flächenförmigen Prüftextils mittels eines Kraftsensors ermittelt wird, wobei mittels einer Kraftauswerteeinheit aus der ermittelten Abziehkraft ein gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Kraftverlauf festgestellt werden kann. Auch hierdurch lässt sich der Prozess der Analyse bzw. Bewertung des Bruchbildes automatisieren. Alternativ o- der zusätzlich lässt sich mit Hilfe der Kraftauswerteeinheit aus der ermittelten Abziehkraft feststellen, ob die Abziehkraft ganz oder teilweise unterhalb eines Schwellwer- tes verläuft, was auf eine fehlerbehaftete Fügeoberfläche als quantitative Bewertung schließen lässt. Die Bildauswerteeinheit sowie die Kraftauswerteeinheit können dabei in Form von Softwaremodulen auf einer digitalen Recheneinheit ablaufen, wobei die Recheneinheit dann mit der Kamera bzw. dem Kraftsensor signaltechnisch verbunden ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das flächenförmige Prüftextil nach dem Aushärten der Klebstoffgrundierung zusätzlich konditioniert, um so die Klebstoffgrund ierung zusätzlich durch äußere Einflüsse zu belasten. Hierzu wird das Prüftextil über eine vorgegebene Zeitspanne mit einer vorgegebenen Prüftemperatur beaufschlagt und/oder über eine vorgegebene Zeitspanne mit einem Medium in Ver- bindung gebracht, wobei erst nach der Konditionierung das Prüftextil abgezogen wird. Das Medium kann dabei durch den dünnen Film in einer kurzen Zeitspanne in die Grenzschicht diffundieren, so dass kritische Szenarien für die Verbindung erzeugt werden und mit getestet werden können. Hierdurch lassen sich Rückschlüsse auf die Belastung der Verklebung im realen Betrieb ziehen, so dass hierdurch auch eine wei- tergehende Prüfung als nur der reinen Überprüfung der Fügeoberfläche realisiert werden kann. Dabei wird insbesondere die (freiliegende) Klebstoffgrundierung des Prüftextils mit dem Medium in Verbindung gebracht und konditioniert.

Beim Abziehen des Prüftextils hinterlässt das Prüftextil einen Abdruck in der Oberflä- che der gebrochenen Klebstoffgrundierung. Dadurch wird einerseits die Oberfläche vergrößert, was vorteilhaft ist für einen späteren Klebeprozess. Andererseits sorgt dies für eine mechanische Verankerung (Formschluss) zwischen Klebstoffgrundierung und Klebstoff, was ebenfalls hinsichtlich der Festigkeit vorteilhaft ist. So ist es bspw. denkbar und vorteilhaft, wenn ein Prüftextil bereitgestellt wird, dessen Fasermaterial so ausgebildet ist, dass der in der Klebstoffgrundierung verbleibende Abdruck der Fasern des Fasermaterials nach dem Abziehen Hinterschnitte aufweist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ein Prüftextil bereitgestellt, des- sen Fasermaterial ein äquidistantes Gitter aufweist, wodurch der auf der Oberfläche der Grundierung verbleibende Abdruck ein definiertes Raster hat. Dies erleichtert die optische Auswertung und Quantifizierung etwaiger Fehler, da in der Oberfläche eine Art Messgitter eingeprägt wird. ln einer weiteren Ausführungsform ist es denkbar, dass die gesamte Oberfläche der Klebstoffgrund ierung vollständig kohäsiv gebrochen ist. Hierbei müssen die Haftkräfte zwischen Fasermaterial des Prüftextils und Grundierung größer sein als die Kräfte, die für eine kohäsive Brechung der Grundierung notwendig sind. In einem sol- chen Fall hinterlässt das Prüftextil eine vollständig kohäsiv gebrochene Oberfläche. So kann das Fasermaterial des Prüftextils bspw. mechanisch, physikalisch und/oder chemisch vorbehandelt werden, um es aufzurauen (um einen Oberflächenzustand einzustellen, welcher vorteilhaft für die Ausbildung von Adhäsionskräften ist) und so die Haftkräfte der Grundierung an dem Fasermaterial zu erhöhen. Beispiele für eine mechanische Vorbehandlung wären: Strahlen, Schleifen, für eine physikalische Vorbehandlung: Plasmabehandlung, Coronabehandlung, Beflammen. Beispiele für eine chemischen Vorbehandlung wären: Ätzen, Fluorieren, Beschichten, Behandlung mit Säuren oder Laugen oder anderen Stoffen, welche die Oberfläche verändern. Das Aufrauen des Fasermaterials vergrößert zusätzlich die freie Oberfläche der Grundie- rung, wodurch eine noch bessere Anhaftung des Klebfilms ermöglicht wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Fasern des Fasermaterials auch mit einer speziellen Beschichtung versehen sein, welche als Haftvermittler dient. Diese Beschichtung kann nach dem Abziehen des Prüftextils im Bereich der Faserabdrücke auf der Oberfläche der Grundierung verbleiben und bei der folgenden Verklebung funktionelle Aufgaben übernehmen oder bspw. die Anhaftung an den Klebstoff verbessern oder bspw. als Rissstopper für die spätere Klebschicht fungieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Klebstoffgrund ierung zunächst vollständig ausgehärtet werden, bevor das flächenförmige Prüftextil abgezogen wird. Hierdurch kann das Prüftextil bis zur weiteren Verarbeitung des Substrates auf der Fügeoberfläche des Substrates verbleiben und so die Fügeoberfläche vor Verunreinigungen schützen. Denkbar ist aber auch, dass die Klebstoffgrundierung nur teilweise ausgehärtet wird, ehe das Prüftextil abgezogen wird . Hierdurch kann die Wahrscheinlichkeit einer sauber kohäsiv gebrochenen Oberfläche nach dem Abziehen verbessert werden und eine Restreaktivität der Klebstoffgrundierung kann zu einer besseren Verklebung mit dem anschließend aufgetragenen Klebstoff führen . Durch den kohäsiven Bruch der Klebstoffgrundierung wird eine reaktive Oberfläche mit einer hohen Oberflächenenergie erzeugt, wodurch später aufgeklebte Bauteile besser haften. Um eine definierte Schichtdicke der verbleibenden Klebstoffgrundierung zu erzielen, können Abstandshalter verwendet werden. In der einfachsten Form stellen die Fasern des Fasermaterials bzw. das Fasermaterial selber die Abstandshalter dar.

Denkbar ist aber auch, dass das Prüftextil zusätzliche Abstandshalter aufweist, um eine vorgegebene Schichtdicke der auf dem Substrat verbleibenden Klebstoffgrun- dierung zu erreichen. Solche Abstandshalter können in das Fasermaterial integriert werden oder können Bestandteil der Klebstoffgrundierung zwischen Substrat und Fasermaterial des Prüftextils sein. Solche Abstandshalter können zusätzliche Flächengebilde sein, wie bspw. dünne Vliesmatten, Netze und/oder Geknüpfe), oder eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten Körper, wie bspw. Kugeln definierter Größe, sein. Die in der Klebstoffgrundierung enthaltenen Abstandshalter verbleiben dabei in der auf dem Substrat verbleibenden Klebstoffgrundierung.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Verfahren gemäß Anspruch 12 zum Auftragen eines Werkstoffes auf ein Substrat gelöst, wobei zunächst die Fügeoberfläche mittels des vorherbeschriebenen Verfahrens überprüft wird. Sofern die Überprüfung der Fügeoberfläche positiv war, d.h. es keine Unregelmäßigkeiten im Bruchbild gab oder keine Unregelmäßigkeiten in der Abziehkraft erkennbar waren, wird der Werkstoff auf die nach dem Abziehen des flächenförmigen Prüftextils verbleibende Klebstoffgrundierung aufgetragen.

Der Werkstoff kann ein Klebstoff, ein Klebstoff mit zu fügendem Bauelement und/oder eine Beschichtung (wie bspw. Lacke) sein.

In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Substrat um ein Faserverbundbau- teil, welches aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial hergestellt ist.

Bei dem Substrat kann es sich aber auch um einen anderen, insbesondere isotropen Werkstoff handeln, wie bspw. einen Polymerwerkstoff, Metallwerkstoff, organische Materialien und/oder anorganische Materialien. Als Polymerwerkstoffe können bspw. Duromere (Epoxide, ungesättigte Polyester, Vinylester, Phenolharze), Elastomere (Kautschuk, Polysulphide, Silikone, Polyurethane), Thermoplaste (Polyetherketonke- ton, Polyamid, Polyester, usw.) verwendet werden. Als Metallwerkstoffe kommen ins- besondere Stahl, Aluminium, Titan, Magnesium, Buntmetalle, usw. in Betracht. Als Organische Materialien können insbesondere Knochen, Holz und Zähne Anwendung finden. Als anorganische Materialien sind insbesondere Glas, Zement, Keramik, Gestein oder Gemische hiervon denkbar. Dabei kann das Substrat gerade kein Faserverbundbauteil hergestellt aus einem Faserverbundwerkstoff sein.

In einer weitere vorteilhaften Ausführungsform, insbesondere in Verbindung mit einem Faserverbundbauteil als Substrat, ist der Werkstoff ein Klebwerkstoff, wobei ein Bauelement mittels des auf die nach dem Abziehen des flächenförmigen Prüftextils verbleibende Klebstoffgrundierung aufgetragenen Klebwerkstoffes gefügt wird. Hier- für kann auf die auf der Fügeoberfläche verbliebene Klebstoffgrundierung ein Klebstoff aufgetragen werden, der dann anschließend mit dem Bauelement in Kontakt gebracht wird und anschließend ausgehärtet wird, um so eine feste Klebstoffverbindung zu bewirken. Denkbar ist aber auch, dass der Klebstoff und das Bauelement gleichzeitig aufgebracht und gefügt werden, beispielsweise dann, wenn es sich bei dem Bauelement um ein Prepreg handelt, bei dem bereits Matrixmaterial in ein Fasermaterial infundiert ist. Bei dem Bauelement kann es sich aber auch um einen Werkstoff handeln, der einen Klebwerkstoff immanent enthält, wie bspw. Oberflächenbeschich- tungen, Versiegelungen, Prepregs oder Lacke. Wie auch bei dem Verfahren zur Überprüfung der Fügeoberfläche kann vor der Überprüfung der Fügeoberfläche die Fügeoberfläche zur Verklebung vorbehandelt werden, indem hierfür beispielsweise beschädigtes Material durch Fräsen oder Schneiden aus dem Faserverbundbauteil entfernt wird. Nach dem sauberen Vorbehandlung der beschädigten, zu reparierenden Stelle wird sodann die Fügeoberfläche mit dem vorherbeschriebenen Verfahren überprüft und anschließend das Bauelement geklebt.

Ist das zu fügende Bauelement ein Reparaturpatch, so ist es beispielsweise denkbar, dass in das Faserverbundbauteil im Bereich der beschädigten, zu reparierenden Stelle eine Schäftung eingebracht wird, wobei basierend auf dem Querschnitt der Schäftung dann ein hierzu korrespondierendes Reparaturpatch hergestellt wird. Die Schäftung wird dann ebenfalls mit dem vorherbeschriebenen Verfahren überprüft und, sofern die Überprüfung der Fügeoberfläche positiv war, das Reparaturpatch dann in die Schäftung eingeklebt.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit einer Vorrichtung zum Überprüfen einer Fügeoberfläche eines Substrates, insbesondere eines Faserverbundbauteils, gemäß Anspruch 16 gelöst, wobei die Vorrichtung eine Kamera und eine Bildauswerteeinheit und/oder einen Kraftsensor und eine Kraftauswerteeinheit hat und zur Durchführung des Überprüfungsverfahrens wie vorherstehend beschrieben ausgebildet ist. Die Kamera und die Bildauswerteeinheit dienen dabei zur qualitativen Bewertung, während der Kraftsensor und die Kraftauswerteeinheit zur quantitativen Bewertung der Fügeoberfläche und des Grundierungswerkstoffes dienen.

Basierend auf der qualitativen Bewertung bzw. der quantitativen Bewertung der Fügeoberfläche lässt sich sodann ableiten, ob die Fügeoberfläche für eine Verklebung hinreichend geeignet ist oder ob weitere vorbereitende Maßnahmen durchgeführt werden müssen.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Schematische Darstellung der wesentlichen Verfahrensschritte zur Überprüfung;

Schematische Darstellung einer Reparatur basierend auf der Überprüfung;

Ausführungsbeispiel einer Überprüfung;

Schematisch-makroskopische Darstellung eines Bruchbildes.

Figuren 1 a-1 c zeigen einen möglichen Ablauf des Uberprüfungsverfahrens in sche- matischer Darstellung. Im ersten Schritt (a) wird zunächst ein Substrat in Form eines Faserverbundbauteils 10 bereitgestellt, das aus mehreren Lagen Fasermaterial 1 1 aufgebaut ist. Das Faserverbundbauteil 10, welches hier in einem Querschnitt dargestellt ist, weist eine Beschädigung 12 auf, die repariert werden soll. Diese Schädigung 12 erstreckt sich dabei über mehrere Fasermateriallagen 1 1 .

Im nächsten Schritt (b) wird der geschädigte Bereich 12 des Faserverbundbauteils 10 entfernt, in dem großflächig eine Schäftung 13 in das Faserverbundbauteil 10 ein- gebracht wird.

Diese Schäftung 13 zur Entfernung des geschädigten Bereiches 12 kann dabei manuell oder maschinell eingebracht werden, was gemeinhin auch als Oberflächenvorbereitung bezeichnet wird. Anschließend erfolgt die Oberflächenvorbehandlung, was beispielsweise mittels Schleifen, Strahlen oder Fräsen erfolgen kann. Dieser Vorgang kann auch Reinigungs- oder Aktivierungsvorgänge (z.B. mittels Plasma) beinhalten. Das Ergebnis des zweiten Schrittes (b) ist sodann eine Fügeoberfläche 14, die später in ein Reparaturpatch eingebracht werden soll. Diese Fügeoberfläche 14 ist im Anschluss an den Schritt (b) soweit vorbereitet, dass der Schritt des Verkle- bens beginnen kann. Erfindungsgemäß wird nun zuvor eine Überprüfung der Fügeoberfläche 14 durchgeführt, um die Wirksamkeit der Verklebung zu gewährleisten. Hierfür wird in Schritt (c) ein flächenförmiges Prüftextil 20 auf die Fügeoberfläche 14 der Schaffung 13 eingelegt, wobei das flächenförmige Prüftextil 20 ein Fasermaterial 21 hat, welches durch eine Klebstoffgrundierung 22 getränkt ist. In Randbereichen kann das flächenförmige Prüftextil umgeschlagen werden, um so eine Lasche 23 für das darauffolgende Abziehen zu generieren. Um ein Ankleben der Lasche 23 an das Prüftextil 20 zu verhindern, kann eine Trennfolie 24 zwischen Lasche 23 und Prüftextil vorgesehen sein. Denkbar ist auch, dass mittels einer Trennfolie, wie auf das Faserverbundbauteil 10 in Randbereichen aufgelegt wird, eine Lasche generiert wird, die ein Anbinden verhindert.

Nachdem das Prüftextil 20 auf die Fügeoberfläche 14 appliziert wurde, wird im nächsten darauffolgenden Schritt (d) das Prüftextil konsolidiert, d.h. ausgehärtet. Hierzu wird das Prüftextil 20 mit Wärme und ggf. Druck beaufschlagt. Letztendlich hängt die Behandlung des applizierten flächenförmigen Prüftextils 20 davon ab, in welcher Art und Weise die Klebstoffgrundierung des Prüftextils 20 aushärtet. Wurde als Klebstoffgrundierung ein Matrixmaterial genommen, das dem Matrixmaterial des Faserverbundbauteils entspricht, oder das dem Klebstoff der späteren Verklebung entspricht, so wird in der Regel das Prüftextil mit einer entsprechenden Temperatur und einem Druck beaufschlagt, so wie dies beispielsweise in einem für Fasersverbundtechnologie üblichen Vakuumaufbau bei erhöhter Temperatur und Druck erfolgt.

In einem sich daran anschließenden optionalen Schritt kann das Prüftextil für eine weitergehende Prüfung konditioniert werden, indem es mit einer gewünschten Prüf- temperatur und ggf. einem Medium beaufschlagt wird. Das Medium kann beispielsweise Wasser oder andere Stoffe sein, mit denen das Faserverbundbauteil regelmäßig in Kontakt kommt. Das Medium kann beispielsweise durch einen dünnen Film in einer kurzen Zeitspanne in die Grenzschicht diffundieren. Die darauffolgende Prüfung erfolgt dadurch unter Medien- und Temperatureinfluss, sodass auch kritische Szenarien für die Verbindung erzeugt werden können.

Im anschließenden Schritt (e) wird nun das Prüftextil 20 mithilfe der Lasche 23 von der Fügeoberfläche 14 abgezogen, was manuell oder maschinell erfolgen kann. Die gesamte Prüffläche, d.h. die Fügeoberfläche 14, kann dabei auch mit mehreren flächigen Prüftextilien in definierter Breite belegt sein, welche einzeln abgezogen werden. Dadurch wird eine vergleichbare, auf die Textilbreite bezogene Abziehkraft gemessen. Der Abzugswinkel, die Abzugsgeschwindigkeit und die Abzugsrichtung be- züglich der Faserorientierung können dabei je nach Anforderungen definiert werden.

In einer vorteilhaften Ausführung sind die Ränder dieser Streifen von Prüftextil so ausgeführt, dass ein Einreißen der Streifen vermieden wird. Hierzu ist es insbesondere denkbar, dass die Streifen am Rand thermisch versiegelt sind oder beispiels- weise eine Webkante aufweisen.

Im Normalfall erfolgt beim Abziehen des Prüftextils ein kohäsiver Bruch in der Klebstoffgrundierung, wodurch Teile der Klebstoffgrundierung auf der Fügeoberfläche 14 verbleiben und eine definierte, saubere und für die darauffolgende Verklebung vorbe- reitete Oberfläche entsteht. Wurde nach dem Abziehen des Prüftextils 20 festgestellt, dass die gesamte Grundierung gleichmäßig, vollständig und fehlerfrei an der Fügeoberfläche 14 anhaftet, so wurde die Klebstoffgrundierung über die gesamte Fläche des Prüftextils hinweg kohäsiv gebrochen, was darauf schließen lässt, dass die Grenzfläche zum Faserverbundbauteil 10 der aufgebrachten Belastung standgehal- ten hat. In diesem Fall können der Klebstoff und das Reparaturmaterial direkt auf die grundierte Fügeoberfläche 14 appliziert werden.

Weist das Bruchbild jedoch Unregelmäßigkeiten, Beschädigungen oder Fehler auf, so lag eine ungenügende vorbereitete bzw. vorbehandelte Fügeoberfläche 14 vor, auf die keine sichere Verklebung durchgeführt werden kann. Derartige entstehende Fehler, die sich an dem Bruchbild erkennen lassen, sind im Schritt (f) erkennbar. Hier ist schematisch das abgezogene Prüftextil gezeigt, das in einem ersten Bereich 25 sowohl Teile der Klebstoffgrundierung 22, die eigentlich an der Fügeoberfläche 14 haften sollte, als auch Teile des Faserverbundbauteils 10 enthält, so dass sich in dem Bruchbild im Bereich 25 eine Unregelmäßigkeit bzw. eine Fehlstelle ergibt. In diesem Bereich war der Untergrund der Fügeoberfläche 14 nicht stabil genug, so dass durch das Anhaften der Klebstoffgrundierung 22 an der Fügeoberfläche 14 eine größere Anhaftung entstand, als gemeinhin im Bereich 25 in dem Faserverbundbauteil 10. Die Oberflächenvorbehandlung war im Bereich 25 somit nicht ausreichend. In einem weiteren Bereich 26 haftete hingegen die Klebstoffgrundierung 22 nicht hinreichend an der Fügeoberfläche 14, was ebenfalls auf eine nicht ausreichende Oberflächenvorbehandlung der Fügeoberfläche 14 schließen lässt. Auch im Bereich 26 entsteht im Bruchbild sowohl beim dem Faserverbundbauteil als auch bei dem Prüf- textil eine Unregelmäßigkeit bzw. eine Fehlstelle, die mit bloßem Auge sofort erkennbar ist.

Damit lässt sich anhand des Bruchbildes eine qualitative Bewertung zur Überprüfung der Fügeoberfläche durchführen indem festgestellt wird, ob das Bruchbild, beispielsweise an der Fügeoberfläche 14, Fehlstellen bzw. Unregelmäßigkeiten aufweist, die sich darin manifestieren, dass die anhaftende Klebstoffgrundierung nicht durchgehend an der Fügeoberfläche 14 haftet. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Abziehkraft (F) beim Abziehen des Prüftex- tils 20 ermittelt und dann über den Prüfweg abgetragen werden, sowie dies in Schritt (g) dargestellt ist. Die Bereiche 25 und 26 entsprechen dabei den Bereichen 25 und 26 in Schritt (f), wo das Bruchbild entsprechende Fehlstellen aufweist. In diesen Bereichen sackt die Abziehkraft sprunghaft ab, was durch eine mangelnde Anhaftung der Klebstoffgrundierung oder des Faserverbundmaterials des Faserverbundbauteils resultiert. Auch hier kann durch Abweichungen von einer gleichmäßigen Abziehkraft von entsprechenden Fehlstellen ausgegangen werden. Es wird somit möglich, die Fügeoberfläche nicht nur direkt hinsichtlich ihrer Beschaffenheit zum Zwecke einer Verklebung zu überprüfen, sondern gleichzeitig auch bei einer erfolgreichen Überprü- fung die Fügeoberfläche für den darauffolgenden Klebevorgang soweit vorzubereiten, dass eine definierte Klebefläche gebildet wird, auf die definiert eine entsprechende Verklebung garantiert werden kann.

In Figur 2 ist dabei die Reparatur des in den Figuren 1 a-1 c gezeigten Faserverbund- bauteils 10 erkennbar. Nachdem die Überprüfungsschritte der Figuren 1 a-1 c durchgeführt wurden, verbleibt ein Teil der Klebstoffgrundierung 22 auf der Fügeoberfläche 14 des Faserverbundbauteils 10. Auf diese Klebstoffgrundierung wird nun der entsprechende Klebstoff 27 für die Reparatur aufgetragen, wobei anschließend dann das Reparaturpatch 28 in die Schäftung eingebracht wird. Das Reparaturpatch 28 kann dabei beispielsweise ebenfalls ein Faserverbundmaterial sein. Die Klebstoffschicht 27 kann dabei gleichzeitig mit dem Reparaturpatch 28 in Form eines Pre- pregs eingebracht werden. Optional können in einem sekundären Prüfbereich 29 ein Auslauf des Prüftextils 20 und/oder ein Auslauf des Klebstoffes 27 mit einem Prüfgewebe angeordnet sein. Hierüber kann die Anbindung des Klebstoffes an die Grundierung überprüft werden. Außerdem kann dieser Bereich für einen Langzeittest der Anbindung der Grundierung an das Faserverbundbauteil sowie des Klebstoffes an die Grundierung genutzt werden. Dazu verbleibt das Prüfgewebe in dem entsprechenden Material (Grundierung oder Klebstoff) und wird erst zu einem späteren Zeitpunkt abgezogen. Zwischenzeitlich kann der sekundäre Prüfbereich überlackiert werden, so dass er optisch und aerodynamisch keinen Einfluss hat.

Denkbar ist aber auch, dass mit Hilfe des Prüftextils die Anbindung des Klebstoffes 27 an das Reparaturpatch 28 überprüft wird. Dazu wird unter den gewünschten Bereich eine Trennfolie gelegt, der Klebstoff mit dem Prüftextil versehen und darüber das Reparaturpatch aufgebracht. Nach der Aushärtung des Reparaturpatches wird der Bereich durch die Trennfolie vom Bauteil getrennt. Anschließend wird das Prüftextil vom abgetrennten Bereich abgezogen, wobei das Interface von Klebstoff zu den darüberliegenden Reparaturlagen belastet und somit abgeprüft wird. Somit können alle Interfaces des Verbindungssystems, nämlich Bauteil-Grundierung, Grundie- rung-Klebstoff und Klebstoff-Reparaturpatch geprüft werden. Denkbar ist aber auch, dass mit Hilfe des Prüftextils die Anbindung des Klebstoffes 27 an das Material des Reparaturpatches 28 überprüft wird. Dazu wird neben dem Patch ein Bereich mit Trennfolie belegt, der Klebstoff mit dem Prüftextil versehen und darüber das Material des Reparaturpatch aufgebracht. Nach der Aushärtung des Reparaturpatches wird der zusätzliche Bereich durch die Trennfolie vom Bauteil getrennt. Alle Prüfkörper im sekundären Prüfbereich 29 können entweder direkt im Anschluss an die Reparatur (bzw. nach ggf. erfolgter Konditionierung) geprüft werden, oder aber erst zu einem späteren Zeitpunkt, um einen Langzeittest durchzuführen. Vor der Durchführung des Langzeittest können die Prüfabschnitte ebenfalls konditioniert werden. Die Prüfkörper im sekundären Bereich 29 können mit der eigentlichen Verklebung direkt verbunden sein oder durch eine Unterbrechung/Lücke davon getrennt sein. Zur Prozesskontrolle bei der Bauteilfertigung bzw. Verklebung können Begleitproben mit einer Kontrollanbindung gefertigt werden, die zur Validierung des Prozesses und der korrekten Klebstoffanbindung an die Bauteile dient. Hierzu wird zusätzlich zu den regulären Fügepartnern eine Prüfverbindung aufgebaut, wie sie in Figur 3 gezeigt ist. Bei dieser Prüfverbindung wird ein erster Prüfkörper 31 und ein zweiter Prüfkörper 32 verwendet, wobei an den ersten Prüfkörper 31 ein erstes Prüftextil 33 und an den zweiten Prüfkörper 32 ein zweites Prüftextil 34 angeordnet wird. Der erste und der zweite Prüfkörper werden nun mithilfe ihrer beiden Prüftextilien aneinander gefügt, wobei zwischen den beiden Prüftextilien eine Trennfolie 35 angeordnet ist. Im nächsten Schritt wird nun eine reguläre Klebung sowohl des eigentlich herzustellenden Bauteils als auch der Prüfverbindung 30 durchgeführt, so dass die Kontrollklebung gemeinsam mit der eigentlichen Bauteilklebung in einem Prozessschritt durchgeführt wird.

Anschließend werden mithilfe der Trennfolie 35 die beiden Fügepartner 31 und 32 der Kontrollverbindung 30 separiert, wobei anschließend dann das Prüftextil 33, 34 von den jeweils beiden Prüfkörpern 31 und 32, wie oben beschrieben, durch Anbringen einer Abzieh kraft abgezogen werden kann. Anschließend lassen sich beide Prüfkörper durch eine qualitative und/oder quantitative Bewertung ihrer Fügeoberfläche überprüfen, wobei das Ergebnis dieser Prüfung repräsentativ für den Fügeprozess der gefertigten Bauteilfügung ist.

Dabei wäre es denkbar, dass es sich bei der Prüfverbindung 30 nicht um eine Kon- trollfertigung handelt, sondern um die herzustellende Bauteilverbindung, wobei in einem ersten Schritt die beiden Fügepartner wie in der Prüfverbindung aneinanderge- fügt und dann anschließend das Prüftextil von beiden Fügepartnern 31 und 32 abgezogen wird. Sind beide Bruchbilder der abgezogenen Fügeoberfläche bzw. der Prüf- textile ohne Befund, so können in einem nächsten Schritt die beiden Fügepartner mithilfe einer Klebstoffschicht aneinandergeklebt werden. Das Prüftextil hat die Anforderung, beim Abreißen eine definiert hohe Kraft auf die Klebstoffgrundierung bzw. die Fügeoberfläche zu übertragen und so eine dünne Grundierungsschicht zu hinterlassen, deren Oberfläche sauber und für einen folgenden Klebeprozess anbindungs- fähig ist. Um das Prüftextil dennoch unter geringem Kraftaufwand händisch von der Oberfläche abzureißen, kann das Entfernen wie zuvor beschrieben in schmalen Streifen definierter Breite erfolgen. Erreicht werden die gestellten Anforderungen an das Prüftextil dadurch, dass ein Flächengewebe zur Anwendung kommt, welches eine offene Struktur aufweist.

Über die Architektur des Prüftextils (Bindungsart, Querschnittsaufbau, Fadenausfüh- rung, Monofil/Multifil, Fadenstärke, freie Querschnittsfläche usw.) können unter anderem Parameter wie die Höhe der Prüfkraft bzw. Prüfspannung (ist die Spannung, mit der das jeweilige Interface belastet wird), Höhe der Abzieh kraft (die Kraft, die benötigt wird, um das Textil abzuziehen), Auflösungen für etwaige Defekte, Flächenanteil des kohäsiven Bruchs, Schichtdicke der zurückbleibenden Grundierung und Oberflä- chentopologie der erzeugten Grundierungsschicht eingestellt werden.

Das Prüftextil kann prinzipiell aus sämtlichen Materialien bestehen. Beispiele sind Kunststoffe, Naturmaterialien oder Metalle. Das jeweilige Material wird zu einem Flächengebilde verarbeitet, welches ein Textil im herkömmlichen Sinne also beispiels- weise ein Gewebe oder Gestrick sein kann. Aber auch Flächengebilde wie beispielsweise Streckmetall oder Gitter bzw. Netze sind denkbar.

Das Prüftextil kann prinzipiell mit Grundierungsmitteln vorimprägniert sein oder aber trocken vorliegen und erst während der Applikation in situ getränkt werden, indem Klebstoff oder Grundierungsmittel auf das Prüftextil aufgebracht wird.

Bzgl. Figur 3 sind die folgenden Szenarien denkbar. Zum einen können beide Prüfkörper vor der Kontrollklebung unausgehärtet vorliegen und in diesem Prozess mit dem Prüftextil ausgehärtet. Des Weiteren kann vor der Kontrollklebung einer der Prüfkörper unausgehärtet und der andere konsolidiert vorliegen. Schließlich können beide Prüfkörper ausgehärtet sein.

Figur 4 zeigt schematisch den Vorgang des Abreißens für ein offenes Flächengebilde aus monofilen Fäden mit rundem Querschnitt. Beim Abreißvorgang löst sich das Fasermate al 21 aus der Klebstoffgrundierung 22 heraus, wobei die freien Flächen zwischen den einzelnen Fasern des Fasermaterials 21 kohäsiv brechen.

Die genaue Topographie der erzeugten Oberfläche ist durch die Eigenschaft des Prüftextils bzw. durch die Form des Fasermaterials einstellbar. Beispielsweise kann auch ein eckiger Querschnitt des Fasermaterials mit Hinterschnitten genutzt werden, um eine relativ gleichmäßige dünne Grundierungsschicht zu erzeugen.

Durch das Abreißen des Prüftextils und des Bildens einer dünnen Grundierungsschicht auf der Fügeoberfläche wird eine besonders adhäsionsfähige Oberfläche erzeugt. Die Oberfläche ist somit sehr gut für den darauffolgenden Klebe-Fügeprozess vorbereitet.

Für einen automatisierten Prozess kann dabei eine Recheneinheit 40 vorgesehen sein, die mit einer Kamera 41 und/oder einem Kraftsensor 42 verbunden ist, wie in Figur 4 schematisch stark vereinfacht dargestellt ist. Die Kamera 41 nimmt dabei die Bruchoberfläche der kohäsiv gebrochenen Grundierung auf, wobei mit Hilfe einer Bildauswertung auf der Recheneinheit 40 entsprechende Unregelmäßigkeiten sowie eine nicht vollflächige Haftung der Grundierung 22 an dem Bauteil erkannt werden kann. Erfolgt das Abziehen des Prüftextils automatisiert mit einer Vorrichtung, so kann die Kraft F mit Hilfe des Sensors 42 detektiert werden. Durch eine Analyse des Kraftverlaufes lässt sich sodann die Oberfläche wie vorstehend beschrieben überprü- fen.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es dabei auch möglich, stark gekrümmte Oberflächen zu prüfen. Dies ist bei den allermeisten konventionellen Ansätzen nicht möglich. Außerdem erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, die Über- prüfung der Fügeoberfläche lagenunabhängig und/oder positionsunabhängig durchzuführen. Nach der Prüfung auf Defekte und Feststellung einer fehlerfreien Oberfläche erzeugt das erfindungsgemäße Verfahren eine saubere, definierte Oberfläche, auf welcher im Anschluss direkt geklebt werden kann. Die Oberflächenqualität ist aber im Gegensatz zu herkömmlichen Reparaturprozessen nicht vom Faktor Mensch abhängig. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es darüber hinaus, den Zustand der vorbehandelten Fügeoberfläche zu fixieren. Die Klebstoffapplikation muss daher nicht unmittelbar nach Abschluss der Oberflächenvorbehandlung erfolgen. Somit lässt sich ein Reparaturprozess zeitlich flexibler gestalten. Schließlich erlaubt es die Erfindung auch, Kontaminationen zu detektieren, welche erst während des Klebeprozesses bei erhöhter Temperatur, z.B. durch Diffusion aus dem Substrat-Werk- stoffinneren an die Oberfläche, wirksam werden. Diese Gefahr kann durch übliche Oberflächenanalyseverfahren vor dem Kleben nicht erkannt werden. Die Klebstoffgrundierung kann einen reaktiven Stoff darstellen, beispielsweise auf Epoxid-Basis, welcher ein ähnliches Eigenschaftsprofil wie der zur Reparatur verwendete Klebstoff aufweist, dessen genaue Eigenschaften jedoch auf die spezielle Aufgabe maßgeschneidert sein können (im einfachsten Fall: Klebstoffgrundierung = Klebstoff). Dazu gehört unter anderem die Ausführung einer sehr starken Anbindung an das Substrat, eine gute Kontaminationstoleranz sowie die Eigenschaft, in einem nachfolgenden Schritt eine besonders gute Anbindung an den Klebstoff zu ermöglichen. Die Klebstoffgrundierung (Primer) ist farblich so abgestimmt, dass er sich gut von dem Substrat mit dem Prüftextil abzeichnet und Defekte optisch leicht erkennen lässt. Die Grundierung kann so formuliert sein, dass sich ihre Eigenschaft während des späteren Aushärtens des Klebefilms ändert und die gewünschte Endeigenschaft annimmt. Dies entspricht einem Temperschritt während der Klebfilmaushärtung bei erhöhter Temperatur. So ist es beispielsweise möglich, dass die Grundierung nach dem Aushärten des Prüftextils noch eine Restreaktivität besitzt, also nicht vollständig ausreagiert ist, und dadurch im folgenden Klebeprozess mit dem Klebstoff vernetzt und somit besonders starke chemische Bindungen eingeht.

Das Textil ist dabei insbesondere nicht mit zusätzlichen Beschichtungen wie Trennmitteln versehen, welche nach der Prüfung als adhäsionshemmender Rückstand auf der Oberfläche der Grundierung zurückbleiben könnten. Das Textil ist hinsichtlich der Filament- bzw. Fadenstärke und seiner Bindung bzw. Flächenverteilung so ausgeführt, dass es nach dem Abziehen eine regelmäßige Oberfläche und eine definierte dicke Schicht des Primers hinterlässt. Das Abreißtextil kann in regelmäßigen Breitenabständen Sollbruchstellen aufweisen, durch welche es in Streifen segmentiert ist. Dies ermöglicht die Applikation an einem Stück und gleichzeitig können die einzelnen Segmente als Streifen definierter Breite abgezogen werden, wobei die Kraft bezüglich einer definierten Breite aufgezeichnet wird.

Das Prüftextil mit dem Fasermaterial und der Klebstoffgrundierung ist so abgestimmt, dass bei korrekter Oberflächenvorbereitung und Oberflächenvorbehandlung die An- bindung zwischen Substrat und Grundierung sowie die Festigkeit des Substrats hö- her sind als die Kraft, welche erforderlich ist, um den kohäsiven Bruch in der Klebstoffgrundierung hervorzurufen. Dies bedeutet, dass bei korrekter Ausführung immer das Interface zwischen Abreißtextil und Grundierung die Schwachstelle darstellt. Bei relevanten Fehlern bzw. Kontaminationen in der Substratoberfläche stellen diese Bereiche die Schwachstelle dar, d.h. deren Festigkeit unterschreitet jene zwischen Ab- reißtextil und Grundierung, was sich an der Änderung des Bruchbildes zeigt, da in diesem dann entsprechende Fehlstellen erkennbar sind.

Bezugszeichenliste

10 - Faserverbundbauteil

1 1 - Fasermateriallagen

12 - Schädigung

13 - Schäftung

14 - Fügeoberfläche

20 - Prüftextil

21 - Fasermaterial des Prüftextils

22 - Klebstoffgrund ierung

23 - Lasche

24 - Trennfolie

25 - erste Unregelmäßigkeit im Bruchbild

26 - zweite Unregelmäßigkeit im Bruchbild

27 - Klebstoff

28 - Reparaturpatch

29 - sekundärer Prüfbereich

30 - Prüfverbindung

31 - erster Prüfkörper

32 - zweiter Prüfkörper

33 - erstes Prüftextil

34 - zweites Prüftextil

35 - Trennfolie