Aktivierung von Kunststoffen durch digitale Werkzeuge kostengünstiger und flexibler machen

In Kürze

Die Lackierung von Kunststoffen auf Polyolefinbasis, wie sie in der Automobilindustrie eingesetzt werden, erfordert in der Vorbehandlung eine Aktivierung der Oberfläche. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, mithilfe der Digitalisierung durch Simulation des Beflammprozesses die Qualität der Aktivierung zu optimieren sowie die Prozessentwicklungszeit zu verkürzen.

Im Detail

Eine verbreitete Aktivierung stellt die Beflammung dar, da sie im Vergleich zu anderen Verfahren kostengünstig und recht flexibel einsatzfähig ist. Dieser Prozessschritt wird in der Praxis als Stand der Technik angewendet, wurde aber bislang nicht systematisch untersucht. Durch Aktivierung mittels Beflammen wird prinzipiell versucht, eine möglichst hohe Oberflächenpolarität zu erzeugen. Dies ermöglicht zwischenmolekulare Wechselwirkungen, welche sich bei der Beschichtung positiv auf die Benetzbarkeit des Kunststoffsubstrates sowie auf die Adhäsion zwischen Kunststoff und Beschichtung auswirken.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird einerseits die Beflammwirkung objektiv mit verschiedenen Oberflächenkennwerten messbar gemacht, um diese Werte in ein mathematisches Modell zu überführen, welches im Endeffekt die Aktivierung der Oberfläche in Abhängigkeit verschiedenster Prozessparameter beschreibt. Zusätzlich soll die Flamme selbst fluiddynamisch simuliert werden, d. h. die Ausbreitung des Gasgemisches nach der Verbrennung bis zur Bauteiloberfläche. Die Temperaturverteilung und der lokale Sauerstoffgehalt werden berechnet und in das Modell integriert.