Bestimmung der Zersetzungsebene von Mehrschichtbeschichtungen mittels des BMW AA-0081 Einzelschlagtests

Bestimmung der Zersetzungsebene von Mehrschichtbeschichtungen mittels des BMW AA-0081 Einzelschlagtests

Die von BMW, einem multinationalen Fahrzeughersteller, entwickelte Norm „BMW AA-0081 Bestimmung der Spaltebene von Mehrschichtbeschichtungen mittels Einzelaufprallprüfung“ beschreibt ein Prüfverfahren zur eindeutigen Bestimmung der Spaltebene(n) in Mehrschichtbeschichtungen mittels Einzelaufprall-Spannungsprüfung.

Bestimmung der Zersetzungsebene von Mehrschichtbeschichtungen mittels des BMW AA-0081 Einzelschlagtests

Die BMW-Norm AA-0081 ist eine spezifische Laborprüfvorschrift zur Bestimmung der Schichtablösung (Schichtdehiszenz) in mehrschichtigen Automobillacksystemen nach einem kontrollierten Aufprall. Dieses Verfahren dient der Bewertung der Haftung und der mechanischen Integrität von Automobillacksystemen unter Einwirkung von Belastungen, die Steinschlägen ähneln.

Moderne Autolacksysteme bestehen aus mehreren Schichten, die zusammenwirken, um die Karosserie vor Korrosion, Witterungseinflüssen, Chemikalien und mechanischen Beschädigungen zu schützen. Trifft ein Stein mit hoher Geschwindigkeit auf die lackierte Oberfläche, kann sich die Beschichtung durch Ablösung einzelner Schichten anstatt durch bloße Kratzer beschädigen. Die BMW-Norm AA-0081 hilft Ingenieuren, die genaue Stelle dieser Ablösung zu bestimmen und liefert so wertvolle Informationen zur Verbesserung der Lackbeständigkeit und des langfristigen Korrosionsschutzes.

Die Hauptziele der BMW-Norm AA-0081 sind folgende:

  • Um die Grenzfläche zu identifizieren, an der es nach dem Aufprall zu einem Beschichtungsversagen kam.
  • Zur Beurteilung der Haftung zwischen den einzelnen Lackschichten.
  • Vergleich der Steinschlagbeständigkeit verschiedener Beschichtungssysteme.
  • Zur Unterstützung der Entwicklung haltbarerer Autolacktechnologien.
  • Um zu überprüfen, ob die Produktionsbeschichtungen den BMW-Qualitätsanforderungen entsprechen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Steinschlagprüfungen, bei denen in erster Linie das Ausmaß sichtbarer Schäden gemessen wird, konzentriert sich die BMW-Norm AA-0081 darauf, festzustellen, welche Beschichtungsschicht zuerst ihre Haftung verloren hat.

Ein typisches Autolacksystem besteht aus mehreren Funktionsschichten:

  • Galvanisierung (Kathodenbeschichtung)
  • Astar
  • Basis faltbar
  • Transparente Beschichtung

Jede Schicht erfüllt eine spezifische Funktion, die Gesamtbeständigkeit hängt jedoch maßgeblich von der Festigkeit der Grenzflächen zwischen diesen Schichten ab. Ist die Haftung einer Grenzfläche schwach, kann ein Aufprall zur Ablösung führen und die Substrate oder sogar das Metallsubstrat Korrosion aussetzen. Einzelaufpralltests bieten eine kontrollierte Methode, um diese Art von Schäden unter Laborbedingungen zu reproduzieren.

Gemäß der BMW-Norm AA-0081 wird eine beschichtete Prüfplatte einem einzelnen kontrollierten Aufprall mit einem standardisierten Aufprallobjekt oder Projektil unterzogen. Nach dem Aufprall,

  • Die beschädigte Beschichtung wird untersucht.
  • Das beschädigte Lacksystem wird analysiert.
  • Die Schnittstelle, an der die Verbindungsunterbrechung aufgetreten ist, wird identifiziert.
  • Die Größe und Art der Delamination werden erfasst.

Ziel ist es nicht nur festzustellen, ob ein Schaden entstanden ist, sondern auch den Schadensmechanismus zu verstehen.

Ein typischer Testaufbau umfasst:

  • Einzelaufprallprüfgerät
  • Standardisiertes Geschoss
  • Kontrollierte Pulsfrequenz
  • Starrer Probenhalter
  • Optisches Mikroskop
  • Stereomikroskop
  • Querschnittsanalysegeräte
  • Digitales Bildgebungssystem

Einige Labore verwenden für eine detaillierte Fehleranalyse auch Folgendes:

  • Rasterelektronenmikroskop (REM)
  • Energiedispersive Spektroskopie (EDS)
  • Präparation metallographischer Schliffe

Im Allgemeinen umfasst die Testmethode folgende Schritte:

  • Es werden nach BMW-Vorgaben beschichtete Testpaneele vorbereitet.
  • Die Proben werden unter festgelegten Umgebungsbedingungen konditioniert.
  • Das Bedienfeld ist fest an der Aufprallvorrichtung montiert.
  • Es wird ein einzelner Impuls unter Verwendung standardisierter Parameter angewendet.
  • Der beschädigte Bereich wird einer Sichtprüfung unterzogen.
  • Die Schnittstelle zum Trennen der Verbindung ist definiert.
  • Die Größe und Morphologie des beschädigten Bereichs werden gemessen.
  • Der Fehlfunktionsmodus wird durch Fotografien und mikroskopische Beobachtungen dokumentiert.

Die Analyse konzentriert sich im Allgemeinen auf Folgendes:

  • Trennung zwischen Klarlack und Grundierung.
  • Trennung zwischen Futter und Unterlage
  • Unterschied zwischen Grundierung und Galvanisierung.
  • Trennung zwischen galvanischer Beschichtung und Metallsubstrat.
  • Rissmuster
  • Stratifizierter Bereich
  • Freilegung der darunterliegenden Beschichtungsschichten
  • Hinweise auf die Freilegung der darunterliegenden Schicht.

Der Trennpunkt liefert entscheidende Informationen über die schwächste Grenzfläche im Beschichtungssystem.

Typische Ausfallarten sind:

  • Kohäsionsversagen: Das Versagen tritt innerhalb einer Beschichtungsschicht selbst auf, während die Haftung zwischen den Schichten intakt bleibt.
  • Haftungsversagen: Das Versagen tritt an der Grenzfläche zwischen zwei Beschichtungsschichten auf.
  • Gemischter Defekt: Eine Kombination aus Adhäsions- und Kohäsionsdefekten.
  • Vollständige Trennung: Mehrere Schichten trennen sich gleichzeitig und legen die darunter liegende Schicht frei.

Das Verständnis dieser Versagensmechanismen hilft Beschichtungsingenieuren, Materialrezepturen und Applikationsprozesse zu optimieren.

Die Einzelaufprallprüfung bietet gegenüber Mehrfachaufprallverfahren zur Gesteinszerkleinerung mehrere Vorteile:

  • Bessere Kontrolle der Aufprallenergie.
  • Hervorragende Wiederholgenauigkeit.
  • Einfachere Identifizierung von Fehlermechanismen.
  • Präzise Lokalisierung der Trennung
  • Besserer Vergleich der Beschichtungsformulierungen.

Diese Eigenschaften machen die Methode besonders nützlich bei der Entwicklung und Validierung von Autolacken.

Es gibt viele Variablen, die die Leistungsfähigkeit von Beschichtungen beeinflussen können. Dazu gehören:

  • Schichtdicke
  • Primerformulierung
  • Flexibilität der transparenten Beschichtung
  • adhäsionsverstärkende Aktivität
  • Aushärtungsbedingungen
  • Backtemperatur
  • Substratmaterial
  • Oberflächenvorbehandlung
  • Umweltbedingungen
  • Aufprallgeschwindigkeit
  • Aufprallwinkel

Die Hersteller überwachen diese Variablen sorgfältig, um gleichbleibende Ergebnisse zu gewährleisten.

Die BMW-Norm AA-0081 gilt im Allgemeinen in folgenden Situationen:

  • Entwicklung neuer Lacksysteme
  • Lieferantenqualifizierungsbewertung
  • Qualitätskontrolle in der Produktion
  • Optimierung des Beschichtungsprozesses
  • Untersuchung von Feldfehlern
  • Vergleich alternativer Beschichtungstechnologien.
  • Überprüfung nach Änderungen der Lackrezeptur

Die BMW-Norm AA-0081 ist ein Verfahren speziell für Erstausrüster, steht aber technisch in Zusammenhang mit der Normenreihe „ISO 20567 Lacke und Farben – Bestimmung der Steinschlagbeständigkeit von Beschichtungen“. Das Besondere an dieser Norm ist, dass sie sich auf die Bestimmung der Trennschicht in Mehrschicht-Beschichtungssystemen konzentriert und nicht nur sichtbare Lackschäden misst.

Der BMW-Standard AA-0081 bietet mehrere Vorteile:

  • Genaue Erkennung von Grenzflächenfehlern der Beschichtung.
  • Hohe Wiederholgenauigkeit
  • Kontrollierte Laborbedingungen
  • Wertvolle diagnostische Informationen
  • Verbesserte Beschichtungsentwicklung
  • Verbesserter Korrosionsschutz
  • Verbesserte Langzeitbeständigkeit des Fahrzeugs.
  • Unterstützung der Lieferantenqualitätssicherung.

Die beschriebene Methode ist in folgenden Sektoren von Nutzen:

  • Automobilproduktion
  • Autolacklieferanten
  • Entwicklung von Beschichtungsmaterialien
  • Korrosionstechnik
  • Oberflächentechnik
  • Materialforschungslabore
  • Qualitätssicherung in der Automobilindustrie

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der BMW-Standard AA-0081 ein entscheidendes Laborverfahren zur Bewertung der Beständigkeit von Mehrschicht-Autolacksystemen unter kontrollierten Stoßbedingungen darstellt. Anstatt lediglich das Ausmaß der Lackschädigung zu messen, identifiziert er die exakte Schichtgrenzfläche, an der die Ablösung beginnt. Dies ermöglicht es Ingenieuren, Schwächen in der Haftung der Beschichtung zu diagnostizieren und Lackrezepturen zu optimieren.

Der BMW AA-0081-Standard unterstützt die Entwicklung schlagfesterer Beschichtungen und trägt so zu einem verbesserten Erscheinungsbild der Fahrzeuge, einem verbesserten Korrosionsschutz, einer längeren Lebensdauer und einer insgesamt höheren Produktqualität bei.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der BMW-Norm AA-0081 an.

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