Kleben – Dichten – Kontaktieren: Schadensanalyse

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Die Abteilung Funktionale Materialien bietet umfangreiche Prüfverfahren- und methoden für Fügematerialien an – sowohl im Entwicklungsstadium als auch im Schadensfall

 

Schadensanalyse

Die Abteilung Funktionale Materialien erweitert ihr Portfolio um den Themenbereich der Schadensanalyse für Klebe-, Dicht–, und Kontaktierungsverbindungen und bildet diese Themen von der Erarbeitung wissenschaftlicher Grundlagen bis zum Einsatz im industriellen Umfeld ab. Interdisziplinäre Teams aus dem Bereich der Oberflächen- und Materialtechnik bearbeiten Anfragen, die sich auf die Schadensanalyse zu Klebstoffen, Dichtmedien und Multimaterialkontakten beziehen.

Die Erfahrung aus mehr als 50 Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich der Oberflächentechnik, die hohe Diversifizierung der Wissenschaftler sowie die verfügbaren Labore und Versuchsanlagen in Technika ermöglichen eine zügige und hoch qualitative Bearbeitung von Dienstleistungen sowie von Forschungs- und Entwicklungsaufträgen.

Das Kleben, Dichten, Kontaktieren ist im Bereich der unlösbaren Verbindungen nahezu in sämtlichen Produktsparten vertreten. Die Komplexität dieser Themen stellt sowohl Hersteller als auch Forschungsinstitute immer wieder vor neue Hürden. So ist das Fügen unterschiedlicher Materialkombinationen hinsichtlich der Langzeitstabilität der Verbindung oftmals problematisch, als auch der Verträglichkeit mit Lösemitteln (Batterieproduktion) und des Trocknungsprozesses. Weiterhin müssen bei neuentwickelten Fügematerialien bestehende Applikationsprozesse angepasst werden, um eine Verarbeitbarkeit zu ermöglichen. Dazu gehören in einem ersten Schritt fundierte Schadensanalysen.

Leistungsspektrum im Bereich der Schadensanalyse:

  • Mechanische Prüfung von (schadhaften) Fügestellen mittels Zugprüfmaschine (angelehnt an DIN 1465) und Raupenschälprüfung (angelehnt an DIN 54457)
  • Thermische Charakterisierung mittels Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC), Laser-Flash-Methode (LFA), Thermogravimetrie (TGA)
  • Alterungs- und Belastungstest in Klimakammern (angelehnt an DIN 50017, DIN EN ISO 9142, DIN 54456, DIN 50016)
  • Messung von Oberflächenenergie, Adhäsion
  • Elemente-Analyse mittels EDX-Messung
  • Forschungsdienstleistungen im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung

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© Fraunhofer IPA

Analytik von Kleb- und Dichtstoffen

Zur Bestimmung von Verarbeitungseigenschaften und Einsatzpotentialen von Klebstoffen sind grundlegende Kenntnisse über deren Materialeigenschaften entscheidend. Hierbei können insbesondere thermische und rheologische Charakterisierungsmethoden Aufschluss geben. Mit Diesen lassen sich Parameter für die Anwendung, wie Verarbeitungszeit (Topfzeit), Viskosität, Aushärtegrad und auch Aushärtungsbedingungen bestimmen, welche entscheidend für die Bewertung der Einsatzmöglichkeiten und die Wahl der Applikation sind. Außerdem bieten mechanische und optische Charakterisierungen die Möglichkeit, Zug- und Haftfestigkeiten des Klebstoffes zu bewerten und Bruchstellen optisch zu analysieren.

 

Anwendung

Materialauswahl – Bestimmung und Bewertung von Kleb- und Dichtstoffformulierungen

Prozessdefinierung – Prozessauswahl auf Basis ermittelter Verarbeitungseigenschaften

Schadensanalyse – Bewertung von Kleb- und Dichtstoffen bei unterschiedlichen Umweltbedingungen

Funktionalisierung – Formulierung von funktionalen Kleb- und Dichtstoffen

Thermische Charakterisierung

  • Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC): Temperaturübergangsmessungen (Tg), Bestimmung der spez. Wärmekapazität, Kristallisationsvorgänge, Vernetzungs- und Härtungsreaktionen
  • Thermogravimetrische Analyse (TGA): Thermische Stabilität, Bestimmung der flüchtigen Bestandteile
  • Laser Flash Analyse (LFA): Wärmeleitfähigkeitsbestimmung
  • Klimakammer: Bestimmung der Langzeitstabilität, Klimawechseltests (Temperaturwechseltest, Feuchtetest, Kriech- und Relaxationsversuche bei unterschiedlichen Luftfeuchtigkeiten)
  • Wärmebildanalysen (IR Kamera, Pyrometer): Momentaufnahme, Wärmeverteilung, Langzeittests von IR Emission

 

Rheologische Charakterisierung

  • Rheometer: Charakterisierung von Fließ- und Verformungseigenschaften

 

Mechanische Charakterisierung

  • Zugprüfmaschine: Zugfestigkeit, Haftfestigkeit, Scherfestigkeit

 

Optische Charakterisierung

  • UV-VIS Spectrophotometer: Transmission, Absorption und Reflexionsmessung
  • Lasermikroskop: Oberflächenrauheit, Querschnittsanalyse, Schichtdickenmessung (3D)
  • Optisches Mikroskop: Oberflächenanalyse

 

Elektrische Charakterisierung

  • Vier-Punkt Messgerät (Oberflächenwiderstand, spez. Widerstand)
  • Potentiostat
  • Strom/Spannungsmessgeräte

 

Prozessauswahl und Formulierung von Kleb- und Dichtstoffen

 

Applikationsgeräte

  • Automatischer Dispenser (Reproduzierbare Dosierung von nieder- bis hochviskosen Materialien)
  • Heißpresse
  • Sprühroboter
  • Sprühpistolen
  • Siebdruckanlage halbautomatisch/manuell
  • Rolle zu Rolle Anlage (Kontinuierlich mit Schlitzdüse)
  • Rakelanlage
  • Dip Coater
  • Tampondruckmaschine
  • Ultraschallsprühanlage
  • High-Tech Beschichtungsanlage (Diskontinuierlich mit Breitschlitzdüse)

 

Dispergiergeräte 

  • Dispergiergerät nach Rotor-Stator Prinzip (Filmix, Ultra Turrax)
  • Rührgeräte (Dissolver, IKA-Rührwerke)
  • Ultraschallsonotroden
  • Ultraschallbäder
  • Dreiwalzwerk
  • Intensivmischer
  • Inlinemischer
  • Laborextruder
  • Laborkneter
  • Spritzgussanlage