Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer Methode zur Inline-Qualitätssicherung nasschemischer, Cr(VI) - freier Konversions- und Anodisierschichten

Vor dem Kleben oder Lackieren von Aluminiumbauteilen ist eine geeignete Vorbehandlung unerlässlich. Für dauerhafte und haftfeste Verbindungen werden häufig nasschemische Prozesse – vor allem Konversionsschichten und Anodisierungen – eingesetzt. Aufgrund gesetzlicher Vorgaben erfolgt eine Umstellung von Cr(VI)-basierten Verfahren auf umweltfreundliche Prozesse. Um die notwendige Leistungsfähigkeit der Cr(VI)-freien Verfahren zu erreichen, ist eine genaue Einhaltung der Prozessparameter erforderlich. Gleichzeitig ist die visuelle Erkennbarkeit der Schichten oft nicht gegeben.

Der Einsatz von nasschemischen Badvorbehandlungen gerade im Bereich von Serien- und Großteilproduktionen erfordert schon aus rein wirtschaftlicher Sicht idealerweise eine Null-Fehler-Produktion. Insbesondere aber unter Berücksichtigung von Schadensfällen bzw. Sicherheitsaspekten für den späteren Einsatz müssen Fehler in diesen Schichten sicher erkannt und innerhalb eines QS-Konzeptes dokumentiert werden. Eine Prozessabsicherung durch online-fähige, berührungslose Messmethoden sowohl für Anodisier- als auch Konversionsschichten ist aktuell nicht vorhanden. Innerhalb des geplanten Forschungsvorhabens sollen hierzu neuartige optische Messtechniken entwickelt und optimiert werden.

Von den geplanten Forschungsergebnissen profitieren vorwiegend und unmittelbar spezialisierte kleine und mittlere Unternehmen (KMU) aus dem Bereich der Prozessüberwachung – Sensor- und Messgerätehersteller, Anlagenbauer, Anbieter für Prozessintegration. Mittelbar profitieren Anwender und Hersteller von Oberflächenbehandlungen für Aluminiumwerkstoffe. Die Galvano- und Oberflächentechnik ist mittelständisch geprägt. Fehlproduktionen in der Oberflächenbehandlung oder Fehler im Feld treffen KMU aus wirtschaftlicher Sicht besonders hart. Die angestrebte Null-Fehler-Produktion und lückenlosen Dokumentation der Qualität mit Hilfe der Inline-Prozesskontrolle bieten den KMU daher erhebliche wirtschaftliche Vorteile und Sicherheit.

Ergebniszusammenfassung:

Der Antrag zielte aus übergeordneter Sicht auf die vorwettbewerbliche Entwicklung von Messmethoden für ein Inline-Messverfahren Cr(VI)-freier Schichtsysteme, um eine 100% Kontrolle aller behandelten Bauteile zu ermöglichen. Das Messverfahren sollte dabei insbesondere für Anwender aus dem Bereich KMU durch eine einfache, zuverlässige, kostengünstige und leichte Handhabung ausgezeichnet sein. Um dieses Ziel zu erreichen, sollte der Zusammenhang zwischen der Messgröße des neuartigen Verfahrens und der Haft- bzw. Korrosionsbeständigkeit sowie Klebeeigenschaften der Schichtsysteme als Zielgröße aufgeklärt werden und die Möglichkeit zur vollautomatisierten, rückgekoppelten Regelung von Badparametern geschaffen werden. Weiter wurde auf die Bereitstellung umfassender analytischer Untersuchungen insbesondere für Entwickler und Anwender von Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung als Ziel angestrebt und es sollte ein Gütefaktor erarbeitet werden, mit dem sich die Qualität von Schichtsystemen durch technisches Personal bewerten lässt.

Die Projektergebnisse weisen nach, dass die Zielsetzung der Antragstellung mit einem besonders hohen Erfolg erreicht werden konnte. Insbesondere steht den Anwendern aus dem Bereich KMU ein neuartiger Verfahrensvorschlag zur Verfügung, der sich durch eine schnelle Messdatenerfassung bzw. Qualitätsbewertung, einen geringen Kostenaufwand bei der Anschaffung, eine leichte Implementierung in unterschiedliche Prozessabläufe bzw. leichte Anpassung an unterschiedliche Bauteilsysteme, eine flächige, d.h. nicht punktbeschränkte Bauteilprüfung und leichte Handhabung, insbesondere leichte Bewertung, auszeichnet. Über die Zielsetzung hinaus erweist sich der Verfahrensvorschlag als besonders vorteilhaft, da er in zwei komplementäre Messtechniken aufgeteilt ist, die für die kontinuierliche Prozesskontrolle vollständig berührungslos und zerstörungsfrei erfolgt.