Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Effizienzsteigerung bei der Fugenabdichtung mittels Dichtmassen durch zerstörungsfreie Inline-Qualitätssicherung während der Aushärtung

Dichtmassen werden heutzutage mit verschiedensten Funktionen in nahezu allen Industriezweigen eingesetzt. Die Auswahl und ihr Nutzen sind dabei stark von der jeweiligen Anwendung abhängig. Die Ziele bestehen häufig in der Verbindung von Bauteilbereichen, deren Spaltabdichtung und Isolation sowie der Erreichung eines optimalen Strömungswiderstandes. Der Aushärtegrad bestimmt maßgeblich die Polymerstruktur und damit die mechanischen Eigenschaften sowie den Schrumpf, der sich z. B. auf den Strömungswiderstand des Spaltes auswirkt. Bisher gibt es noch kein zerstörungsfreies Prüfverfahren, das eine zuverlässige Inline-Bestimmung des Aushärtegrades ermöglicht, weshalb häufig Aushärtezeiten mit großen Sicherheitsfaktoren gewählt werden. Dies bindet unnötig lange Ressourcen wie Arbeitszeit von Mitarbeitern, Produktionsflächen und Maschinen. Hier führt eine gezielte Überwachung des Aushärte- und Schrumpfvorgangs, wie sie in diesem Forschungsvorhaben forciert wird, zu einer deutlichen Effizienzsteigerung.

Zur Bestimmung des Aushärtegrades sollen die berührungslose Luftultraschall- und Terahertz-Technik zum Einsatz kommen und auf ihre Anwendbarkeit untersucht werden. Zur Bestimmung des Schrumpfes werden vorrangig prozessintegrierbare Methoden wie z. B. das Streifenprojektionsverfahren eingesetzt. Zudem soll der Einfluss verschiedener industrierelevanter Parameter wie der Temperatur sowie Handhabungseinflüsse der Messtechnik näher untersucht werden.

Das Forschungsvorhaben führt zu Entscheidungen bezüglich der weiteren Systementwicklung, um die Anpassung an zukünftige Anwendungsfelder zu ermöglichen. Gleichzeitig werden auf diese Weise vor allem kleinen und mittelständischen Unternehmen der Anwenderseite die Berührungsängste gegenüber neuer Technologien genommen und damit der Weg zum industriellen Systemeinsatz ermöglicht.

Ergebniszusammenfassung:

Die inlinefähigen Messmethoden Luftultraschall und Terahertz sowie die Streifenlichtprojektion wurden auf ihre

Anwendung hin zur Überwachung der Aushärtung von Dichtmassen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass

der zeitliche Aushärte- & Schrumpfverlauf mit diesen Methoden darstellbar ist, wenngleich Umgebungs- und

weitere Störfaktoren erheblichen Einfluss auf das Messergebnis nehmen. Mithilfe der Luftultraschall- und

Terahertz-Technik konnten erfolgreich Zustandsänderungen im Verlauf der Aushärtung gemessen werden.

Einflüsse wie Umgebungstemperatur, -luftfeuchte und Signaldrift konnten bei beiden Techniken weitestgehend

erfolgreich kompensiert werden. Insbesondere die Signallaufzeiten der Luftultraschall- und Terahertzmessungen

konnten mittels etablierter Kernspinresonanzmethoden referenziert werden.

Der Schrumpfverlauf konnte mithilfe der Streifenlichtprojektion gemessen werden. Dabei wurden

Referenzmessungen u. a. mittels eines Pyknometers durchgeführt, die aufgrund der starken Abhängigkeit des

Schrumpfverhaltens von der Fugengeometrie nicht vollständig mit den Streifenlichtprojektionsmessungen korreliert

werden konnten. Auch bei Messungen des Härtegrads zeigte der Vergleich zwischen Messungen an

Standardprobekörpern und an den definierten Fugen aufgrund der ausgeprägten Geometrieabhängigkeit deutliche

Unterschiede. Diese Erkenntnisse zeigen den anhaltenden Bedarf für die Entwicklung der Inline-Methoden zur

Aushärteüberwachung und den resultierenden großen Nutzen für den Endanwender. Im Rahmen des Projekts

konnte weiterer Forschungsbedarf abgeleitet werden, dem in einem im Antrag befindlichen Folgeprojekt Rechnung

getragen werden soll.

Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse zeigen die Stärken und Schwächen der Verfahren sowie die

Herausforderungen bei der Aushärteüberwachung auf und können zur Weiterentwicklung der Methoden für

spezifische, industrienahe Anwendungen genutzt werden.