Qualità delle superfici all'Istituto Fraunhofer IFAM

L'incollaggio, la verniciatura e il rivestimento sono fasi di lavoro che vengono utilizzate in tutti i rami dell'industria - per esempio, la costruzione di mezzi di trasporto, l'ingegneria meccanica e impiantistica o l'industria elettrica, ma anche la tecnologia medica. Non sempre funzionano senza problemi: durante il pretrattamento, spesso necessario, delle superfici dei materiali, possono verificarsi difetti che inizialmente non vengono rilevati.

Per evitare i danni che ne derivano, è consigliabile monitorare continuamente la qualità della superficie nel processo di produzione.

Pretrattamento importante e difficile
Quando i giunti incollati falliscono a causa della scarsa adesione, l'esperienza mostra che le superfici contaminate sono la causa in circa il 70% dei casi. I difetti nelle vernici e nei rivestimenti sono anche spesso scoperti dopo il fatto. La fonte del difetto è prevalentemente il pretrattamento dei materiali. Questo gioca un ruolo chiave nel processo generale:

Solo la pulizia e l'attivazione delle superfici garantiscono il successo dell'incollaggio, della verniciatura e del rivestimento in molti casi. I processi decisivi dei pretrattamenti a volte a più stadi hanno luogo nella gamma di dimensioni di pochi nanometri. Finora, il monitoraggio continuo di questi processi è stato difficilmente possibile.

L'assicurazione della qualità è stata generalmente effettuata solo tramite test distruttivi su campioni casuali dopo che l'incollaggio, la pittura o il rivestimento sono stati prodotti. Impurità o pretrattamenti incompleti - per esempio, impronte digitali o attivazioni incomplete - sono spesso rimasti inosservati fino ad oggi perché non sono visibili.

Oltre ai moderni metodi di prova per la garanzia della qualità integrata nella produzione (nel processo di funzionamento), gli specialisti dei centri di ricerca del Fraunhofer IFAM sviluppano anche soluzioni per le aree di controllo della produzione, manutenzione e riparazione, anche con l'aiuto di strumenti di misura portatili.

Controlli di qualità permanenti
Il campo di attività "tecnologia di incollaggio" include, per esempio, lo sviluppo e la caratterizzazione di adesivi e resine a matrice, la progettazione e la simulazione di giunti adesivi, rivettati e ibridi in accordo con le sollecitazioni coinvolte, così come la loro caratterizzazione, test e qualificazione. L'attenzione si concentra anche sulla pianificazione e l'automazione della produzione industriale dei singoli giunti.

I ricercatori dell'Istituto IFAM sono consapevoli della difficoltà: la base, ma anche la complessa sfida della garanzia di qualità ottimale dei processi di produzione altamente sensibili può essere fornita solo dal monitoraggio continuo della condizione della superficie. Tuttavia, questo è molto difficile nella produzione continua. È per questo che l'IFAM sta lavorando su metodi che garantiscano un rilevamento affidabile dei difetti.

Il gruppo "Quality Assurance of Surfaces at the Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM" sta sviluppando nuovi metodi all'avanguardia per il monitoraggio permanente delle superfici nel processo di produzione. A questo scopo, si stanno sviluppando procedure per vari materiali e applicazioni che permettono un'ispezione semplice ma efficiente delle superfici pretrattate "prima della fase successiva del processo". Un punto di vista centrale è la flessibilità della rispettiva soluzione tecnica. Questo permette di integrare il monitoraggio continuo delle condizioni delle superfici dei componenti nei processi di produzione individuali del cliente.

Due metodi di controllo utilizzati all'IFAM:

OSEE (Optically Stimulated Electron Emission), per esempio, sfrutta l'effetto fotoelettrico sulle superfici per rilevare la contaminazione o i rivestimenti. Il metodo può essere usato su superfici metalliche, ma anche su superfici CFRP, ad esempio per rilevare la contaminazione residua dal grasso su componenti in alluminio pressofuso.

Un altro esempio è il test di bagnatura dell'aerosol, che può essere usato per controllare la qualità del pretrattamento della superficie su una vasta area. I sistemi di acquisizione delle immagini appositamente sviluppati e le routine di valutazione consentono affermazioni affidabili e possono essere integrati in modo ottimale nei processi di produzione in corso.

Focus sull'ispezione delle superfici
L'istituto si occupa di modifiche di superficie su misura. Attualmente, più di 650 dipendenti di 21 dipartimenti uniscono il loro ampio know-how tecnologico e scientifico in sette competenze chiave: Materiali metallici, materiali polimerici, tecnologia delle superfici, incollaggio, modellatura e materiali funzionali, elettromobilità, automazione e digitalizzazione.

Queste competenze chiave - ognuna a sé stante e in combinazione - sono la base della forte posizione dell'Istituto nel mercato della ricerca e costituiscono la base per sviluppi orientati al futuro a beneficio della società.

I prodotti e le tecnologie si rivolgono principalmente alle industrie con un significato speciale per la vitalità futura: aviazione, automobile, tecnologia energetica, tecnologia medica e scienze della vita, nonché tecnologie marittime. Tuttavia, le soluzioni sviluppate presso l'istituto sono utilizzate anche in altri settori dell'industria come l'ingegneria meccanica e impiantistica, l'industria elettronica ed elettrotecnica, la costruzione di navi e veicoli ferroviari, l'industria dell'imballaggio e delle costruzioni.

Nei rispettivi dipartimenti, viene chiarito lo spettro di applicazione industriale di molti materiali. Adhesion and Interface Research, per esempio, lavora sul rilevamento precoce dei fenomeni di degradazione, la convalida dei test di invecchiamento e il controllo di superficie integrato nel processo, tra le altre cose.

Il reparto Tecnologia di incollaggio e superfici è certificato secondo la norma DIN EN ISO 9001, il laboratorio di prova dei materiali e il laboratorio di prova della corrosione sono inoltre accreditati secondo la norma DIN EN ISO / IEC 17025. Il centro di tecnologia di incollaggio è riconosciuto a livello internazionale come centro di qualificazione del personale accreditato per il perfezionamento nella tecnologia di incollaggio tramite DVS-PersZert secondo la norma DIN EN ISO / IEC 17024. Come il Plastics Competence Center Bremen, è certificato secondo AZWV.