Formfallend hochglänzende und selbstheilende PU-Lacke wirtschaftlich schleifen und polieren

• Automobil-Innenzierteile werden heute im RIM-Verfahren hergestellt
• Diese PU-Lackoberflächen sind zwar formfallend hochglänzend, weisen aber Wellen auf
• Selbstheilende PU-Lacke können nur schwer poliert oder geschliffen werden
• Zulieferer müssen die hohen Qualitätsanforderungen möglichst wirtschaftlich umsetzen
• Eine systematische Prozessentwicklung ermöglicht ein wirtschaftliches Schleif- und Polier-Verfahren
• Lackhersteller können Automobilzulieferern neben den neuartigen Lacken auch die dazu passenden Schleif- und Polier-Verfahren anbieten

Automobilzulieferer stehen unter Druck. Die von OEMs gestellten Anforderungen an die gelieferten Qualitäten sind hoch. Zulieferer müssen äußerst wirtschaftlich arbeiten, um die von den OEMs gesetzten Qualitäts- und Preisvorstellungen zu erfüllen.

Der Zulieferer produziert Zierteile heute im RIM-(Reaction-Injection-Moulding) -Verfahren. Diese Teile sind zwar formfallend hochglänzend, weisen jedoch in vielen Fällen eine gewisse Welligkeit auf. Das Trennmittel ist bereits integriert und „schwitzt“ automatisch im Prozess aus. Dadurch wird ein Prozessschritt eingespart, denn in herkömmlichen Verfahren muss das Trennmittel in einem separaten Arbeitsgang appliziert werden.

Von der Automobilindustrie wird die Verwendung selbstheilender Polyurethan (kurz: PU-Lacke) gefordert. Allerdings reicht deren Oberflächenqualität, bei Verwendung auf im RIM-Verfahren hergestellten Bauteilen, oft nicht aus, um die Qualitätsanforderungen der OEMs zu erfüllen. Die Welligkeit muss ebenfalls durch geeigneten Schliff und anschließender Politur entfernt werden.

Die Zulieferbetriebe setzt dies besonders unter Druck. Die viskoelastischen Eigenschaften, die für den Selbstheilungsprozess des Lackes verantwortlich sind, stehen dem Polierverfahren im Wege. Denn die hierbei entstehende Wärme, wirkt dem Hochglanz auf einem selbstheilenden Lack eher entgegen. Die thermoplastischen Eigenschaften der PU-Lacke erschweren das Schleifen. Denn die sich im Schleifprozess bildenden Späne, setzen die Zwischenräume der Schleifbänder zu, was zusätzliche Wärme erzeugt und Schleiffehler verursacht.

Fazit: Die Bearbeitung von PU-Lacken der neuesten Generation ist für Automobilzulieferer mit sehr hohem Aufwand verbunden. Die Preisvorgaben der OEMs sind so eng, dass das Polieren und Schleifen nicht wirtschaftlich umgesetzt werden kann.

Möchte man diese komplexen Lacke wirtschaftlich bearbeiten, ist es notwendig die Schleif- und Polierverfahren sowie die eingesetzten Betriebsmittel (Schleifband, Polierpaste) dezidiert auszuwählen und genau auf den Prozess abzustimmen. Wirtschaftlichkeit wird insbesondere dadurch sichergestellt, dass in jeder vorgelagerten Verfahrensstufe nur exakt so viel geschliffen wird, wie tatsächlich notwendig. Die Wahl eines geeigneten Schleifmittels ist dabei von großer Bedeutung. Wenn Lackherstellern auf das Wissen von Schleif- und Polierexperten zurückgreifen können, profitieren sie gleich in zweierlei Hinsicht. Neben dem neuartigen PU-Lack liefern sie dem Automobilzulieferer gleich ein passendes und wirtschaftliches Bearbeitungsverfahren mit – ein wichtiges Verkaufsargument.

In standardisierten Technikumsversuchen können mit Hilfe des sogenannten Fingerprint-Verfahrens Schleif- und Polierverfahren systematisch entwickelt werden. Aus den Versuchsreihen werden datenbasiert Information gewonnen. Daraus lassen sich Empfehlungen zu Schleifmittel, Schleifzusatzstoff, Polierscheibe, Polierpaste und den optimalen Prozessparametern ableiten.

Im Falle dieses selbstheilenden, kratzfesten PU-Lackes muss das Verfahren in umgekehrter Reihenfolge entwickelt werden. Zunächst werden die Parameter zum Finish, anschließend die zum Vorpolieren, zum Feinschliff und zuletzt die des Grobschliffs betrachtet. Diese Vorgehensweise liegt darin begründet, dass Bearbeitungsspuren der einzelnen Prozessschritte durch die nachfolgenden Schritte garantiert eliminiert werden müssen.

Auf der Finish-Stufe werden zunächst Polierpasten mit verschiedenen Parametereinstellungen verglichen. Ziel ist es, mindestens den Glanzgrad zu erreichen, der dem formfallenden Glanzgrad des RIM-verfahrens entspricht. Vernachlässigt wird hierbei zunächst die durch das RIM-Verfahren bedingte Welligkeit der Oberfläche.

Für den Prozessschritt „Vorpolieren“ werden die Parameter so eingestellt und die Polierpaste so abrasiv gewählt, dass die entstandenen Polierstriche mit dem abschließenden Hochglanzfinish auspoliert werden können.

Dem vorgelagerten Feinschliff kommt eine besondere Bedeutung zu. Denn erst nach dem Finish wird ersichtlich, ob die Schliffparameter korrekt gewählt wurden und keine Polierstriche mehr sichtbar sind. Die optimalen Parametereinstellungen werden in Versuchsreihen ermittelt. Durch die nachfolgenden Verfahrensschritte kann dann genau verifiziert werden, ob der Feinschliff tatsächlich zum anschließenden Polierverfahren passt.

Je nach Welligkeit der Oberfläche kann es auch notwendig sein, gröber vorzuschleifen. Im Falle des Lackherstellers reichten zwei Schleifstufen und zwei Polierstufen aus, um die durch das RIM-Verfahren bedingte Welligkeit der Oberfläche zu entfernen und den gewünschten Hochglanz zu erzeugen.

Für den Automobilzulieferer ergeben sich Kosteneinsparungen, da sich die Festlegung der Prozessparameter auf fundierte Daten stützt. Dadurch wird gewährleistet, dass das gewünschte Oberflächenergebnis mit dem wirtschaftlichsten Verfahren erreicht wird. Da bei der Verfahrensentwicklung auch die Betriebsmittel variiert werden, kann z.B. aufgezeigt werden, welches Schleifmittel bzw. welche Polierscheibe die längste Standzeit mitbringt und somit am kostengünstigsten ist.

Untersuchungen widmen sich in naher Zukunft dem Einebnen von PU-Lacke durch Bandschliff. Bauteilen mit sehr starkem Lackeinfall erfordern eine Bearbeitung durch Bandschliff. Für die Technikumsversuche werden aktuell die technischen Voraussetzungen geschaffen, sodass auch hierfür das Fingerprintverfahren eingesetzt werden kann.