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Lack Schicht für Schicht bestimmt

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Die Anforderungen an lackierte Werkstückoberflächen sind in den letzten Jahren erheblich gestiegen. Sowohl an optische als auch an funktionelle Eigenschaften einer Beschichtung werden immer höhere Qualitätsansprüche gestellt. Die bisher üblichen empirischen Mess- und Prüfverfahren reichen oftmals nicht mehr aus, um diese Qualität zu garantieren. Neue, differenzierende Messverfahren sind gefragt, die beispielsweise bei der Haftfestigkeitsbewertung von Mehrschichtaufbauten sämtliche Schichten einzeln auflösen können. Da die sich verschärfende Wettbewerbssituation zunehmend schnellere Produktentwicklungszeiten fordert, sollten diese idealerweise schon im Vorfeld der Entwicklung schnelle und zuverlässige Aussagen über die zu erwartende Beschichtungsqualität und die Güte des Produktionsprozesses liefern. Wissenschaftler der Abteilung Lackiertechnik am Fraunhofer IPA haben darum ein gängiges Verfahren aus der Hartstofftechnik, bei dem mit dem sog. »TRIBO-TESTER« Verschleißeigenschaften von Hartstoffschichten beurteilt werden, aufgegriffen und für die Anwendungen an organischen Beschichtungen weiterentwickelt.

Die messtechnische und rechnerische Erfassung einzelner Materialkenngrößen ist zwar weitestgehend durch das Deutsche Institut für Normung e. V. und in entsprechenden Empfehlungen festgelegt. Die praxisorientierte Anwendung der bislang am Markt vorhandenen Messgeräte in der Lackiertechnik erweist sich allerdings oft als schwierig, da sie häufig nur eine Kombination mehrerer Werkstoffeigenschaften erfassen. So werden beispielsweise bei der Haftprüfung durch den »Multisteinschlag« gleichzeitig auch Effekte der Kratzfestigkeit, des elastisch-plastischen Verhaltens und des Verschleißverhaltens mit erfasst. Eine gültige Aussage über die Zwischenhaftung der Lackschichten ist nicht möglich. Selbst wenn man die Haftfestigkeit eines Mehrschichtaufbaus mit dem Gitterschnittverfahren (nach DIN 53 151) oder der Stirnabzugmethode (nach DIN 53 232) bestimmt, kann nicht zwischen mangelnder Zwischenschichthaftung an den Grenzflächen des Systems (Adhäsionsbruch) und der durch ungenügende Verfilmung hervorgerufenen Schwächung des kohäsiven Beschichtungsgefüges unterschieden werden.

Diese Prüfungen geben auch keinen ganzheitlichen Überblick über die Haftfestigkeiten, da nur der Bruch des »schwächsten Gliedes« zu einer Aussage führt. Zudem können der subjektive Einfluss des Prüfers oder die mangelnde Sorgfalt bei der Probenvorbereitung zu einer Fehlinterpretation oder zu einer ungenügenden Reproduzierbarkeit der Messergebnisse führen.

Anders das am Fraunhofer IPA weiterentwickelte Messverfahren: Hierbei wird ein kugelförmiger Prüfstylus in einer Oszillationsbewegung mit konstanter Gleitgeschwindigkeit und ebenfalls konstanter, senkrecht einwirkender Normalkraft durch jede Schicht geführt. Jedem Hub ist so eine messbare Reibkraft zugeordnet, die gleichzeitig mit dem berechneten Reibwert als charakteristische Verlaufskurve graphisch ausgegeben wird. Vergleicht man die hieraus resultierenden Kurvenverläufe mit den Ergebnissen konventioneller Prüfmethoden, so zeigt sich, dass sie mit der Multisteinschlagprüfung (nach VDA) und gängigen Härtemessverfahren (Universalhärte nach Fischer, DIN 55 676 und Pendeldämpfung nach König, DIN 53 157) korrelieren. In Bezug auf die Haftfestigkeit sind im Gegensatz zum Gitterschnittverfahren Mängel im Haftungsverbund von Mehrschichtaufbauten anhand von Reibwerteunterschieden in den Grenzschichtbereichen erkennbar. Die entstehende Reibspur kann zu jeder Zeit des Prüfverlaufs mit einem digitalen Videomikroskop optisch vermessen werden. Das neue Verfahren eröffnet somit zahlreiche neue Möglichkeiten, Lackhaftungseigenschaften detailliert zu untersuchen und gleichzeitig Aussagen über die Härte organischer Beschichtungen zu treffen.

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. (FH) Dirk Michels, Telefon: 0711/970-1768, Telefax: 0711/970-1001,
 E-Mail: dkm@ipa.fhg.de
Dipl.-Ing. Andreas Scheibe, Telefon: 0711/970-1729, Telefax: 0711/970-1001,
E-Mail: aas@ipa.fhg.de

Dipl.-Ing. Michaela Neuner | idw

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Im Focus: Jet/Hüllen-Rätsel in Gravitationswellenereignis gelöst

Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Astronomen des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie hat Radioteleskope auf fünf Kontinenten miteinander verknüpft, um das Vorhandensein eines stark gebündelten Materiestrahls, eines sogenannten Jets zu beweisen, der vom Überrest des bisher einzigen bekannten Gravitationswellenereignisses ausgeht, bei dem zwei Neutronensterne miteinander verschmolzen. Bei den Beobachtungen im weltweiten Netzwerk spielte das 100-m-Radioteleskop in Effelsberg eine wichtige Rolle.

Im August 2017 wurde zum ersten Mal die Verschmelzung zweier sehr kompakter Sternüberreste, sogenannter Neutronensterne, beobachtet, deren vorhergehende...

Im Focus: (Re)solving the jet/cocoon riddle of a gravitational wave event

An international research team including astronomers from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has combined radio telescopes from five continents to prove the existence of a narrow stream of material, a so-called jet, emerging from the only gravitational wave event involving two neutron stars observed so far. With its high sensitivity and excellent performance, the 100-m radio telescope in Effelsberg played an important role in the observations.

In August 2017, two neutron stars were observed colliding, producing gravitational waves that were detected by the American LIGO and European Virgo detectors....

Im Focus: Materialdesign in 3D: vom Molekül bis zur Makrostruktur

Mit additiven Verfahren wie dem 3D-Druck lässt sich nahezu jede beliebige Struktur umsetzen – sogar im Nanobereich. Diese können, je nach verwendeter „Tinte“, die unterschiedlichsten Funktionen erfüllen: von hybriden optischen Chips bis zu Biogerüsten für Zellgewebe. Im gemeinsamen Exzellenzcluster „3D Matter Made to Order” wollen Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Heidelberg die dreidimensionale additive Fertigung auf die nächste Stufe heben: Ziel ist die Entwicklung neuer Technologien, die einen flexiblen, digitalen Druck ermöglichen, der mit Tischgeräten Strukturen von der molekularen bis zur makroskopischen Ebene umsetzen kann.

„Der 3D-Druck bietet gerade im Mikro- und Nanobereich enorme Möglichkeiten. Die Herausforderungen, um diese zu erschließen, sind jedoch ebenso gewaltig“, sagt...

Im Focus: Diamanten, die besten Freunde der Quantenwissenschaft - Quantenzustand in Diamanten gemessen

Mithilfe von Kunstdiamanten gelang einem internationalen Forscherteam ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung Hightech-Anwendung von Quantentechnologie: Erstmals konnten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen den Quantenzustand eines einzelnen Qubits in Diamanten elektrisch zu messen. Ein Qubit gilt als die Grundeinheit der Quanteninformation. Die Ergebnisse der Studie, die von der Universität Ulm koordiniert wurde, erschienen jüngst in der renommierten Fachzeitschrift Science.

Die Quantentechnologie gilt als die Technologie der Zukunft. Die wesentlichen Bausteine für Quantengeräte sind Qubits, die viel mehr Informationen verarbeiten...

Im Focus: Wasser ist homogener als gedacht

Um die bekannten Anomalien in Wasser zu erklären, gehen manche Forscher davon aus, dass Wasser auch bei Umgebungsbedingungen aus einer Mischung von zwei Phasen besteht. Neue röntgenspektroskopische Analysen an BESSY II, der ESRF und der Swiss Light Source zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Bei Raumtemperatur und normalem Druck bilden die Wassermoleküle ein fluktuierendes Netz mit durchschnittlich je 1,74 ± 2.1% Donator- und Akzeptor-Wasserstoffbrückenbindungen pro Molekül, die eine tetrahedrische Koordination zwischen nächsten Nachbarn ermöglichen.

Wasser ist das „Element“ des Lebens, die meisten biologischen Prozesse sind auf Wasser angewiesen. Dennoch gibt Wasser noch immer Rätsel auf. So dehnt es sich...