Technikum OGKB

Thermographic and shearographic investigations with negative pressure and thermal excitation on lightweight materials and vehicles

Vulkan Technic als Hersteller vollautomatisierter Klebebandapplikationsanlagen beliefert unter anderem Spritzgusshersteller der Automobilzulieferindustrie. Diese versehen die Spritzgussteile nach der Fertigung mit Klebebändern. Als „spezieller Prozess“ gelten Klebungen nach DIN 2304 bisher jedoch als nicht 100% zerstörungsfrei überprüfbar. Die robusten und schnellen Messmethoden Shearografie und Thermografie bieten hier einen Ansatz der Fehlerdetektion. Um Klebefehler ausschließen zu können wurde im Rahmen der Arbeit untersucht wie mit den zerstörungsfreien Messmethoden Shearografie und Thermografie spritzgegossene Kunststoffteile, die mit Klebebändern verklebt wurden, überprüft werden können. Dazu wurden im Vorversuch zunächst ebene Platten geprüft, die mit einem Acrylschaumklebeband oder mit einem Transferband verklebt wurden.

An den Proben wurden folgende Fehler untersucht:

• Lufteinschluss durch Stauchung des Klebebands
• Vorbelastung des Klebebands durch zu starken Zug oder zu starkes Andrücken
• Kissing Bonds durch eine Verunreinigung der Klebefläche mittels PTFE-Sprays
• Ablagerung von Schmutzpartikel auf der Klebefläche
• Teilweise fehlendes Klebeband und Linerreste

Die Proben wurden im Technikum für Optische Messtechnik, Gerätebau, Konstruktionen und Bauteiloptimierung (OGKB) der Hochschule Trier untersucht. Die Shearografie erfasst die Dehnungen zwischen zwei Belastungszuständen. An den künstlichen Fehlern: „fehlendes Klebeband“ wurden verschiedene Belastungsverfahren getestet. Eignet sich ein Belastungsverfahren zum Anregen der Klebefehler, wurde mit diesem realitätsnahe Klebefehler an ebenen Platten überprüft. Es hat sich gezeigt, dass sich eine Anregung in einer Überdruckkammer oder mittels Vakuumhaube eignen, um verklebte Proben shearografisch zu überprüfen. Es ist so möglich fehlendes, gestauchtes, gedehntes und gedrücktes Acrylschaumklebeband sowie Linerreste zu detektieren.

Da eine Überprüfung von KFZ-Bauteilen mit diesen Anregungsverfahren im OGKB nicht möglich war, wurden daraufhin applizierte Klebebänder untersucht. Diese sind auf einem Untergrund angebracht aber noch nicht vollständig verklebt. Mit der Shearografie konnten am Acrylschaumklebeband mit einem Überdruck sowie mit einer Wärmeaufprägung die Klebefehler gestauchtes, gedehntes und gedrücktes Band sowie Schmutzpartikel detektiert werden.

Das Klebeband behält trotz aufbringen einer PTFE-Schicht eine geringe Haftung zum Bauteil, welche im zeitlichen Verlauf weiter zunimmt. Da im Bereich der kleinen Belastungen der Shearografie die Festigkeit der Resthaftung nicht überschritten wird, sind Kissing Bonds bislang nicht zu detektieren.

Die Messmethoden wurden mit anderen Verfahren verglichen. Dabei hat sich gezeigt, dass die Deflektometrie eine sehr einfache Überprüfung von Klebeband mit reflektierendem Liner auf geometrische Klebefehler bietet.

Die Ergebnisse der Masterarbeit ermöglichen der Firma Vulkan Technic eine Pilotanlage zur Überprüfung von Klebeband auf Klebefehler zu konzeptionieren. Dabei wurden verschiedene Empfehlungen erarbeitet, um appliziertes Klebeband und verklebte Bauteile in der Serienfertigung oder stichprobenartig zu überprüfen.