Lackfilmverlauf gezielt verbessern

In dem kürzlich abgeschlossenen Forschungsvorhaben „PaintVisco“ untersuchten Forschende am Fraunhofer IPA die Zusammenhänge zwischen Flüssiglackeigenschaften und der Welligkeit der gebildeten Filme nach der Aushärtung.

Foto und Grafik vom welligen Lackfilm
Messung der Höhenveränderung eines verlaufenden flüssigen Lackfilms mit definierter Welligkeit. Foto: Fraunhofer IPA

Die Optimierung des Lackfilmverlaufs ist ein äußerst personal-, energie-, zeit- und kostenaufwändiger Prozess, da Lackeigenschaften und Lackierparameter in umfangreichen Lackierversuchsserien schrittweise verändert werden. Ergebnis des Forschungsvorhabens sollte vertieftes Wissen darüber sein, wie sich die verlaufsrelevanten viskoelastischen Eigenschaften in den einzelnen Prozessschritten Zerstäubung, Ablüften und Einbrennen verändern und so die finale Struktur der Lackfilmoberfläche bestimmen. Rheologische Eigenschaften wurden gemessen, als Eingangsdaten in Verlaufssimulationen eingesetzt und anschließend das simulierte mit dem gemessenen Verlaufsverhalten verglichen. Der rheologische Messablauf und die Verlaufsmodelle wurden so lange angepasst, bis simuliertes und gemessenes Verlaufsverhalten übereinstimmten. Dazu setzten die Forschenden folgende Teilaufgaben um:

  • Bestehende Verlaufsmodelle für idealisierte Fälle wurden erweitert, um praxisrelevante Fälle, z.B. das Verlaufen von unregelmäßigen Oberflächenstrukturen bei der Spritzlackierung zu simulieren.
  • Verschiedene Methoden wurden auf ihre Eignung für Verlaufsmessungen im flüssigen Zustand hin untersucht.
  • Rheometermesszelle und rheologischer Messablauf wurden so angepasst, dass gleichzeitig Thixotropie, Verdunstung und Temperaturanstieg bei der Messung der viskoelastischen Eigenschaften berücksichtigt werden konnten.

Das Projekt lief bis Juni 2022 und wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Zwanzig Firmen aus den Bereichen Lackrohstoffherstellung, Lackherstellung, Lackverarbeitung, technische Beratung und Messtechnik begleiteten das Projekt, das inzwischen mit zwei Wissenschaftspreisen ausgezeichnet wurde.

Zum Netzwerken:

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Fabian Seeler, Tel. +49 711 970-1967, fabian.seeler@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de

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