Enkelt beskrivet: På Högskolan i Skövde sitter professor Ulf Stigh med kollegor och räknar ut hållfastheten för en limfogad struktur. Metoderna de använder sig av kallas för finita elementmetoden (se faktaruta) och kohesiv modellering. Det betyder att man räknar med att saker kommer att spricka upp, och att den processen analyseras med hjälp av finita elementmetoden. För bilplåt finns det redan finita elementanalyser sedan tidigare. Men för limmet, själva limfogen, var dessa värden länge okända. Tills Ulf Stigh började forska i det. Faktum är att institution för materialteknik vid Högskolan i Skövde var först i hela världen med att göra det. En stor anledning till att forskningen över huvudtaget är möjlig var att institutionen fick mer muskler, genom ett samarbete med Chalmers. De stora problemägarna, som spänt väntar på resultaten från Skövde, är främst bilindustrin, men även svensk flygindustri. - Vi har lyckats utveckla experimentella metoder där vi kan mäta upp egenskaperna för den kohesiva modelleringen. Vi limmar ihop saker och drar isär dem. Utifrån de experimenten kan vi få de precisa egenskaperna för limmet, säger Ulf Stigh. Själva experimenten bygger på de viktigaste belastningstyperna: Fläkning och skjuvning. Fläkningsexperimenten sker på plats i högskolan. Skjuvningen måste för tillfället göras i Chalmers eller Växjö, men allt resande fram och tillbaka har fått högskolan att titta på möjligheten att utföra experimenten på plats i Skövde. Provkropparna som fläks eller skjuvas filmas, bland annat med ett svepelektronmikroskop. - När experimenten var klara började vi utveckla metoder för att simulera hållfastheten för limfogade strukturer. En simulering som alltså bygger på experimenten. Idag är Ulf Stigh och hans kollegor väldigt nära denna datorsimulering. Inte helt framme, men de har hittat de parametrar som ställer begränsningarna. - Vi har koll på hur vi ska hantera det. Det är nära just nu, väldigt nära, säger han och det går inte att ta mista på den iver han känner inför ämnet. Och dessutom – bil- och flygindustrin vill att konstruktionsarbetet i möjligaste grad görs i datorn först, även limfogen, eftersom det är ofantligt billigare. Materialen som sitter ihop med limfogarna är främst stål, emellanåt aluminium och ibland även kompositmaterialet kolfiberarmerad plast. Resultaten som industrin sedan tar till sig kan vara en mycket noga uträknad rekommendation om hur mycket lim som ska appli–ceras. Eller raka besked om hur stark fogen är. - I datorn kan vi rita upp en lastbilskaross, utsätta modellen för att den välter eller krockar, och sedan räkna ut om limfogen håller eller inte håller. Utifrån det kan resultaten säga om limfogen behöver vara starkare, om bilplåten behöver vara tjockare eller om plåten ska bockas på annat sätt, förklarar Ulf Stigh. När man har nått önskat resultat i simuleringen kan ett fullskaligt experiment testas skarpt. Men det är inte alltid limmet som går sönder. Prover på en limfog mellan två komponenter i kompositmaterialet kolfiberarmerad plast har visat att epoxyn i kompsitmaterialet ger upp före limfogen. Sprickbildningen börjar i limmet, enligt Ulf Stigh på rent geometriska grunder, men ganska snabbt spricker materialet runt omkring istället. Långtidsegenskaper i limfogen, så som motstånd mot fuktinträngning och nötning, har han inte tittat på. Däremot har man gjort experiment med provstavar som har varit limmade i över ett år, men utan att märka någon skillnad jämfört med nyhärdade provstavar. Även relevanta temperaturskillnader, från –40° till +80°, har undersökts. Experiment har då visat att limmets brottenergi var i stort opåverkat, men de kohesiva lagarna påverkades kontinuerligt över hela temperaturintervallet. Just nu är krock den stora tillämpningen. Eller överlast. Säkerhet med andra ord, om man snackar fordonstermer. Vid en krock ska plåtarna bockas, ta upp energi och på så sätt göra krocken mjuk. För att det ska kunna ske under kontrollerade former måste fogarna hålla. Ulf Stigh kom in på ämnet för drygt tjugo år sedan. Han befann sig då i samma fikarum som den ryske forskaren Grigory Barenblatt, som startade med kohesiva modellen. När Grigory Barenblatt hörde talas om Ulf Stighs problem, frågade han honom varför han inte löste det baklänges. Alltså, ta reda på de obekanta parametrarna utifrån de resultat som finns. Nu, många år senare, ingår sex doktorander i projektet tillsammans med Ulf Stigh. Tre av dem har redan doktorerat. Tillbaka till forskningen - på Högskolan i Skövde har man även tagit fram elementarfall för limfogar, på samma sätt som det finns för balkar. - Det ger konstruktören möjlighet att via papper och penna snabbt räkna ut och tidigt i en produktutvecklingsprocess få en känsla av om en fog kan hålla. En av doktoranderna, Kent Salomonsson jobbar med en simuleringsmodell av limmet. Han tittar på en mycket liten del av limmet och modellerar upp det med väldigt många finita element. Han kalibrerar sedan modellen mot experiment som har utförts i labben. Via simulering kan han sedan se vad som händer om fläkning och skjuvning blandas. Eller om limmet avlastas till exempel genom att kraften som fläker eller skjuvar upphör. Resultatet ger kunskaper om hur limmet deformeras på mikronivå, och kommer att ge förklaring till ett känt faktum inom branschen – limfogen är så mycket starkare när den skjuvas än när den fläks. Projekt som är på gång är experiment med högre belastningshastighet vid skjuvning och fläkning. Ett annat spännande projekt är demontering av limfogar. Rena rama motsatsen till vad Ulf Stigh egentligen håller på med. Om stål och aluminium har fogats samman måste de vid återvinningen kunna separeras och smältas var för sig. Återvinningsföretaget Stena Metall och fordonsindustrin är initiativtagare till det forskningsprojektet, som drivs av Heléne Karlsson på IVF. Projektet är beräknat till att vara slutfört nästa år. - Vi håller också på med ett EU-projekt ihop med många europeiska fordonsföretag, så som Porsche. Ett projekt där vi tittar på tjocka limfogar. Med tjockare limfogar kan man foga samman större plåtar och tillåta större toleranser. Små toleranser, som kräver hög precision, är nämligen dyrt för fordonsindustrin. - I det projektet jobbar vi ihop med kemiföretaget Sika som har tagit fram ett lim som kan foga millimetertjocka limskikt.