Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Lack Schicht für Schicht bestimmt

nächste Meldung

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

nächste Meldung

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...