Belastungstests für Lacke
Glänzt der Lack noch genauso, wenn er sich in den verarbeitenden Betrieben durch all die Pumpen, Schläuche und Ventile gequetscht hat und endlich am Bauteil angekommen ist, das er zieren soll? Eine miniaturisierte Testanlage in Tischformat gibt Aufschluss.
Mit der Ringleitung lässt sich die Belastung simulieren, der Lacke in realen Produktionsumgebungen ausgesetzt sind.
© Fraunhofer IFAM
Lacke müssen in Betrieben einen langen und beschwerlichen Weg zurücklegen, bevor sie ein Bauteil zieren: Aus den Lieferbehältern, die bis zu 200 Kilogramm fassen, werden die Farben durch Schläuche, Pumpen, Ventile und Vorratsmischer bis zum Lackierroboter gepumpt - über Entfernungen von bis zu hundert Metern. Durch die hohe Be-anspruchung kann auf diesem Weg viel schiefgehen: Teilweise verformen sich die Pigmente, was den Farbton ändert. Das Bindemittel kann versagen, schlimmstenfalls trennt sich der Lack in zwei Phasen. Auch Haftungseigenschaften und Glanz des Lacks können sich verändern. Bevor ein Unternehmen zu einem neuen Lacksystem greift, muss daher seine Belastbarkeit getest werden. Welche Lacke eignen sich für die industrielle Anwendung, bei welchen ist Vorsicht geboten? Mit wie viel Lösungsmittel muss man die Anlage spülen, um den Lack vollständig zu entfernen? Große Unternehmen besitzen teils teure Prüfringleitungen, die solche Fragen beantworten. Bei kleinen und mittelständischen Firmen übersteigt dies jedoch meist das Budget.
Speziell für diese Anwender entwickeln Forscher der Fraunhofer-Institute für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen und für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen ein preisgünstiges, miniaturisiertes Testsystem, das im kommenden Jahr einsatzbereit sein soll. Es hat etwa die Größe eines Tisches. Als Vorbild für die kleine Anlage dient eine 20 Meter lange Ringleitung, die denen in den Betrieben entspricht: Durch diese kreisförmige Testanlage pumpen die Forscher den Lack und messen online Temperatur, Druck, Fließgeschwindigkeit und Scherrate. Bei der Miniaturisierung der Anlage kommt es vor allem darauf an, dass der Lack trotz der kurzen Wege genauso stark belastet wird wie später im Betrieb. Daher berechnen die Forscher mit Hilfe von Simulationen zunächst die auftretenden Scherleistungen in Anlagen herkömmlicher Größe. Diese Simulationen gleichen sie mit den Daten ab, die sie in der 20 Meter langen Ringleitung messen. Die Komponenten, in denen der Lack am meisten beansprucht wird, schalten die Forscher in der miniaturisierten Anlage hintereinander - auf Leitungen und Schläuche, die den Lack recht wenig beanspruchen, kann man verzichten. Pumpen, Verengungen und Druckminderer erzielen ein Strömungsprofil, das dem der großen Anlage nachempfunden ist. "Statt 50 bis 100 Litern Lack wie bei einer herkömmlichen Anlage reichen beim neuen Testsys-tem ein bis zwei Liter. Die miniaturisierte Anlage ist daher nicht nur in der Anschaffung, sondern auch bei den Betriebskosten wesentlich kostengünstiger und zudem umweltschonender", sagt Buchbach.
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