GMW-Zyklustest – Außenflächendichtstoffe

Außenflächendichtungssysteme sind essenzielle Komponenten moderner Fahrzeuge, da sie Fahrzeughohlräume und -bauteile vor Wasser, Staub, Schmutz, Feuchtigkeit, korrosiven Verunreinigungen und Umwelteinflüssen schützen. General Motors verwendet Umweltzyklustests, um zu prüfen, ob Außenflächendichtungsmaterialien ihre Schutzfunktion unter simulierten Betriebsbedingungen beibehalten.

Das von General Motors Worldwide (GMW) entwickelte Verfahren „GMW Cycle Testing - External Surface Sealants“ ist definiert als Klimaprüfung mit anschließender Korrosionsprüfung gemäß dem SAE J1389-Standard durch fortschrittliche Prüflaboratorien und umfasst Anwendungen wie geschlossenzellige, In-situ-Schäume und thermoplastische Dichtstoffe.

Der Hauptzweck von Zyklustests für Außendichtungen besteht darin, festzustellen, ob ein Dichtungsmaterial oder ein Dichtungssystem wiederholten Umwelteinflüssen standhält, ohne die erforderliche Leistung zu verlieren. Bei der Fahrzeugwartung können Außendichtungen folgenden Belastungen ausgesetzt sein:

• Hohe und niedrige Temperaturen
• Feuchtigkeit und Kondensation
• Wassereinwirkung
• Thermischer Zyklus
• Bedingungen, die Korrosion begünstigen
• Wiederholte Ausdehnung und Zusammenziehung
• Langzeit-Materialalterung
• Kontakt mit umgebenden metallischen oder polymeren Bauteilen

Daher bietet der Test eine Laborsimulation der Umwelteinflüsse und stützt sich nicht allein auf eine einfache anfängliche Materialprüfung.

Das Verfahren mit der Außenschleife kann auf verschiedene Dichtungstechnologien angewendet werden:

• Geschlossenzellige Dichtstoffe: Geschlossenzellige Schäume bestehen aus relativ voneinander isolierten Zellen und werden typischerweise dort eingesetzt, wo Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und das Eindringen von Umwelteinflüssen erforderlich ist. Durch Umweltzyklen wird geprüft, ob das Material nach der Einwirkung seine physikalische Integrität und Dichtungseigenschaften beibehält.
• In-situ-Schaumdichtstoffe: In-situ-Schaumdichtstoffe werden direkt auf ein Bauteil oder eine Karosseriestruktur aufgetragen und bilden so eine Dichtung an der gewünschten Stelle. Ihre Leistungsfähigkeit hängt nicht nur vom Material selbst ab, sondern auch von seiner Fähigkeit, nach Alterung durch Umwelteinflüsse stabil und funktionsfähig zu bleiben.
• Thermoplastische Dichtstoffe: Thermoplastische Dichtstoffe werden aufgrund ihrer Flexibilität, Verarbeitbarkeit und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen in einer Vielzahl von Dichtungsanwendungen im Automobilbereich eingesetzt. Ihr Verhalten unter Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen ist besonders wichtig, da wiederholte Temperaturänderungen die Steifigkeit, Dimensionsstabilität und den Dichtungskontakt beeinträchtigen können.

Diese drei Kategorien sind in der Beschreibung des externen Zyklustests von GMW erläutert. Der Test dient im Wesentlichen der Bewertung der Umweltbeständigkeit. Ein repräsentatives Dichtungsmaterial oder Bauteil wird in einer kontrollierten Laborumgebung definierten Umweltbedingungen ausgesetzt. Ein typisches Bewertungskonzept umfasst: Eingangsprüfung, Klimaexpositions-/Zyklusprüfung, Korrosionsprüfung, Endprüfung und Leistungsbewertung.

Genaue Temperaturen, Luftfeuchtigkeitswerte, Belichtungszeiten, Anzahl der Zyklen, Probenkonfiguration und Akzeptanzkriterien sind in der jeweiligen GMW-Spezifikation oder der referenzierten Testtabelle angegeben.

Die Klimasimulation zielt darauf ab, die Umweltbelastungen zu simulieren, denen ein externes Dichtungssystem während des Fahrzeugbetriebs ausgesetzt sein kann. Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen können Folgendes verursachen:

• Ausdehnung und Zusammenziehung des Dichtungsmaterials.
• Veränderungen der Steifigkeit und Flexibilität
• Verlust der Kompressionswiederherstellung
• Rissbildung oder Sprödigkeit
• Dauerhafte Verformung
• Veränderungen der Adhäsion
• Grenzflächenspalten zwischen dem Dichtungsmaterial und dem Substrat.

Ein Dichtungsmittel, das unter Laborbedingungen gute Ergebnisse liefert, kann nach Belastung durch Umwelteinflüsse ein deutlich anderes Verhalten zeigen.

Nach der Witterungseinwirkung kann die Prüfung eine Korrosionsprüfung gemäß SAE J1389 umfassen. Dieser Schritt ist wichtig, da sich äußere Dichtungen häufig in unmittelbarer Nähe metallischer Fahrzeugstrukturen befinden. Eine Dichtung, die Feuchtigkeit oder Verunreinigungen an die Metalloberfläche gelangen lässt, kann zu Korrosionsproblemen beitragen.

Die kombinierte Bewertung von Klima und Korrosion bildet die tatsächliche Belastung des Fahrzeugs ab und geht über die reine Beurteilung des Dichtmittels nach einem einfachen Temperaturtest hinaus. Je nach den geltenden GMW-Material- oder Bauteilspezifikationen kann die Bewertung folgende Beobachtungen umfassen:

• Visueller Zustand: Die Probe wird hinsichtlich der folgenden Aspekte untersucht:
  • Risse
  • Ayrilma
  • Oberflächenabbau
  • Farbwechsel
  • Schichttrennung
  • Übermäßige Verformung
  • Weitere sichtbare Verschlechterungen
• Physikalische Integrität: Das Dichtungsmaterial muss nach wiederholter Beanspruchung durch die Umwelt seine strukturelle Integrität bewahren. Eine deutliche Verschlechterung kann auf eine unzureichende Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen hinweisen.
• Dichtungsleistung: Die wichtigste Frage ist, ob die Dichtung nach der Einwirkung von Schadstoffen weiterhin ihre vorgesehene Funktion erfüllt. Ein Material kann optisch akzeptabel bleiben, aber aufgrund von bleibender Verformung, Elastizitätsverlust oder Ablösung der Grenzfläche seine Dichtungswirkung verlieren.
• Auswirkungen von Korrosion: Wenn das Dichtungsmaterial mit metallischen Strukturen in Kontakt kommt, kann der Zustand nach dem Test auf Anzeichen von Korrosion oder durch Feuchtigkeitseintritt bedingter Verschlechterung untersucht werden.

Äußere Dichtungen sind zwar ein relativ kleines Bauteil eines Fahrzeugs, doch ihr Versagen kann erhebliche Folgen haben. Eine beschädigte Dichtung kann dazu führen, dass Wasser oder Verunreinigungen in Bereiche eindringen, die geschützt werden müssen. Mögliche Folgen sind:

• Wasserleck
• Korrosion von Schalenstrukturen
• Beschädigung elektrischer Bauteile
• Kontamination geschützter Bereiche
• Lärm- und Vibrationsprobleme
• Verringerte Bauteillebensdauer.
• Kundenbeschwerden
• Vorzeitiger Fahrzeugausfall

Daher ist die Prüfung von Umweltzyklen ein entscheidender Bestandteil der Validierung von externen Dichtungsmaterialien und -systemen.

Externe Zyklusprüfungen sollten nicht als isolierte Materialprüfung betrachtet werden. GMW-Spezifikationen können externe Zyklusprüfungen mit anderen Anforderungen wie Materialeigenschaften, Haftung, Kompressionsverhalten, Dimensionsstabilität oder Beständigkeit gegenüber spezifischen Umwelteinflüssen kombinieren. Beispielsweise ist die GMW-Norm 17408 als Spezifikation für flexiblen Schaumgummi und gummiartige Materialien zur Luft-, Staub-, Schall- und Wasserdämmung definiert und wird in Prüflaboren als „Externe Zyklusprüfung“ aufgeführt. Dies unterstreicht einen wichtigen Punkt: Die anwendbaren Prüfbedingungen und Akzeptanzkriterien hängen von der jeweiligen GMW-Spezifikation und der Dämmanwendung ab.

Im Allgemeinen umfasst der Testprozess folgende Schritte:

• Auswahl der Stichprobe: Es werden repräsentative Isoliermaterialien oder -komponenten ausgewählt.
• Vorbehandlung: Die Proben werden gemäß den entsprechenden Spezifikationen konditioniert.
• Erste Überprüfung: Abmessungen, Aussehen und relevante Ausgangsmerkmale werden erfasst.
• Klimazyklus: Die Proben werden der festgelegten Umweltsequenz ausgesetzt.
• Korrosionsprüfung: Der entsprechende Korrosionsschritt wird an den festgelegten Stellen durchgeführt, einschließlich der Norm SAE J1389.
• Nachbehandlung: Die Proben dürfen den festgelegten Bewertungszustand erreichen.
• Sichtprüfung: Es wird auf Risse, Verformungen, Delaminationen oder andere Beschädigungen geprüft.
• Funktionsprüfung: Hierbei wird festgestellt, ob die Dichtungsfunktion erhalten bleibt.
• Abnahmeprüfung: Die Ergebnisse werden mit den Anforderungen der jeweiligen GMW-Spezifikation verglichen.
• Berichterstattung: Testbedingungen, Beobachtungen, Messungen, Abweichungen und Endergebnisse werden dokumentiert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der GMW-Zyklustest ein Verfahren zur Bestimmung der Umweltbeständigkeit darstellt, mit dem geprüft wird, ob Dichtungsmaterialien im Fahrzeugaußenbereich kombinierten klimatischen und korrosionsbedingten Belastungen standhalten. Hauptziel ist es, festzustellen, ob das Dichtungssystem nach der Alterung durch Umwelteinflüsse seine physikalische Integrität und Schutzfunktion beibehält.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team 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 Unternehmen auch GMW-Zyklusprüfungen an.