DE102009059760A1

DE102009059760A1 - Verfahren zur Qualitätskontrolle von Klebstoffverbindungen durch die Charakterisierung von Bruchbildern

Info

Publication number: DE102009059760A1
Application number: DE200910059760
Authority: DE
Inventors: Katja Strelzyk
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2010-07-29

Abstract

Verfahren zur Qualitätskontrolle von Klebstoffverbindungen durch die Charakterisierung von Bruchbildern aufweisend folgende Verfahrensschritte - Zugabe eines Lumineszenzmittels in den Klebstoff, - Fügen zweier Bauteile durch Auftragen und Aushärten des Klebstoffs, - Aufbrechen der Klebstoffverbindung durch Trennen der Bauteile, - Anregen der Bruchfläche zur Lumineszenz, - Ermittlung eines Ist-Anteils von leuchtenden Klebstoffresten auf der Bruchfläche, - Vergleichen des Ist-Anteils mit einem Soll-Anteil von Klebstoffresten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätskontrolle von Klebstoffverbindungen durch die Charakterisierung von Bruchbildern.
Klebstoffverbindungen werden in immer mehr Anwendungsfeldern mit immer höheren Qualitätsanforderungen eingesetzt, insbesondere werden in der Karosseriefertigung Rohbauverklebungen mit Strukturklebstoffen durchgeführt. Zur Qualitätssicherung derartiger Verbindungen erfolgt üblicherweise eine regelmäßige Qualitätskontrolle anhand von Bruchbildern. Dazu wird die Bruchfläche einer aufgebrochenen Klebstoffverbindung zweier Bauteile unter einem Mikroskop auf anhaftende Klebstoffreste untersucht. Die Bewertung erfolgt nach der DIN EN ISO 10365, der zu Folge nach Adhäsionsbruch (Keine Klebstoffreste auf der Bauteiloberfläche = nicht in Ordnung) und substratnahem Bruch (Klebstoffreste auf der Bauteiloberfläche = in Ordnung) unterschieden wird.
Dieses Verfahren ist aufwendig und empfindlich und kann deshalb nicht in einer Produktionsumgebung eingesetzt werden. Dadurch wird ein Transport der Kontrollbauteile aus der Produktion hin zu einer Qualitätskontrollstelle mit entsprechender Prüfausstattung erforderlich und bedingt einen hohen Zeit- und Kostenaufwand.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfacheres Verfahren zur Qualitätskontrolle von Klebstoffverbindungen durch die Charakterisierung von Bruchbildern anzugeben..
Die Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 wiedergegeben.
Die Aufgabe wird bezüglich des zu schaffenden Verfahrens zur Qualitätskontrolle von Klebstoffverbindungen durch die Charakterisierung von Bruchbildern erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst:.

– Zugabe eines Lumineszenzmittels in den Klebstoff,
– Fügen zweier Bauteile durch Auftragen und Aushärten des Klebstoffs,
– Aufbrechen der Klebstoffverbindung durch Trennen der Bauteile,
– Anregen der Bruchfläche zur Lumineszenz,
– Ermittlung eines Ist-Anteils von leuchtenden Klebstoffresten auf der Bruchfläche,
– Vergleich des Ist-Anteils mit einem Soll-Anteil von Klebstoffresten.

Ein Klebstoff ist gemäß der DIN EN 923 ein „nichtmetallischer Werkstoff, der Fügeteile durch Flächenhaftung (Adhäsion) und innere Festigkeit (Kohäsion) verbinden kann”. Grundsätzlich sind Klebstoffe jeglicher Art für den erfindungsgemäßen Gebrauch geeignet, insbesondere sowohl Klebstoffe auf organischer oder anorganischer Basis als auch Silikone.
Lumineszenz ist die optische Strahlung eines physikalischen Systems, die beim Übergang von einem angeregten Zustand zum Grundzustand entsteht. Je nach Art der Anregung unterscheidet man verschiedene Arten der Lumineszenz: Am bekanntesten ist die Photolumineszenz, bei der die Anregung des Systems durch Photonen erfolgt. Dabei unterscheidet man je nach Zeitdauer zwischen Anregung und Emission des Lichtes zwischen Phosphoreszenz und Fluoreszenz. Weitere Lumineszenzarten sind die Elektro- und Kathodolumineszenz, bei denen die Anregung mittels Strom oder Elektronenbeschuss erfolgt, sowie die Chemo-, insbesondere Biolumineszenz, bei denen die Anregung durch chemische Reaktionen erfolgt.
Befindet sich nun ein lumineszierendes Farbmittel in dem Klebstoff und wird die Bruchfläche einer Klebeverbindung zur Lumineszenz angeregt, so zeigen sich Klebstoffreste auf dem ansonsten dunklen Bauteil als kontrastreiche leuchtende Flecken auch einem Betrachter mit bloßem Auge und ohne aufwendige Messtechnik. Dies ist insbesondere in Produktionswerkstätten, beispielsweise beim Karosseriebau, vorteilhaft, da hier aufwendige und sensible Messtechnik möglichst vermieden werden soll.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Anregung zur Lumineszenz durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, also durch Photo- oder Kathodolumineszenz. Die Bestrahlung hat im Gegensatz zur Chemolumineszenz keine bleibende Oberflächenmodifikation zur Folge, die meist eine Adaption nachfolgender Bearbeitungsprozesse erfordern würde.
Besonders vorteilhaft erfolgt die Bestrahlung derart, dass der menschliche Betrachter sie nicht wahrnimmt, sie ihn also nicht ablenkt, und sie ihn nicht gesundheitlich schädigt. Beispielhaft sei hier UV-A (sog. „Schwarzlicht” und UV-B-Strahlung genannt, d. h. Licht einer Wellenlänge zwischen 280 und 400 nm.
Die für den menschlichen Betrachter unsichtbare Bestrahlung wird von dem Bauteil teilweise absorbiert und über Lumiszenz-Emission in einem anderen Wellenlängenbereich sichtbar emittiert, wobei anhaftende Klebstoffreste als leuchtende Flecken leicht erkennbar werden. Eine Beeinträchtigung der menschlichen Wahrnehmung durch einen reflektierten Anteil findet nicht statt, da dieser für den Betrachter nicht wahrnehmbar ist.
Die Ermittlung eines Ist-Anteils von leuchtenden Klebstoffresten auf der Bruchfläche kann mittels eines einfachen optischen Sensors oder auch rein visuell erfolgen. Der Vergleich des Ist-Anteils mit einem Soll-Anteil von Klebstoffresten kann maschinell, insbesondere mittels eines üblichen Personalcomputers, z. B. durch Vergleich mit tabellarisch erfassten Sollwerten erfolgen.
Die Qualitätskontrolle kann einfach binär erfolgen, d. h. durch einfache Unterscheidung zwischen „in Ordnung” und „nicht in Ordnung” in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Soll-Grenzwert, der vom Ist-Wert der Klebstoffreste auf der Bauteiloberfläche erreicht wird oder nicht erreicht wird. Alternativ sind aber auch feinere Abstufungen der Qualitätsaussage anhand des Ist-Wertes möglich.
Nachfolgend werden anhand eines Ausführungsbeispiels das erfindungsgemäße Verfahren und Bauteil näher erläutert:
Gemäß diesem Ausführungsbauspiel werden bei der Rohbaufertigung einer Fahrzeugkarosserie verschiedene metallische Komponenten mit Strukturklebstoffzusammengefügt. Der Klebstoff enthält ein Fluoreszenzmittel.
Nach dem Aushärten des Klebstoffs wird das Bauteil unter einer UV-Lampe platziert. Die Lampe wird parallel zur prüfenden Oberfläche positioniert, so dass eine UV-Bestrahlung senkrecht zu der zu prüfenden Oberfläche erfolgt.
Ein menschlicher Betrachter mit normaler Sehkraft kann Klebstoffreste auf der Bauteiloberfläche in der Größenordnung von 40 μm und mehr mit bloßem Auge gut erkennen. Bei besserer Sehkraft sind auch kleinere Klebstoffreste gut erkennbar. Eine Überlagerung seiner Wahrnehmung mit der reflektierten UV-Bestrahlung erfolgt nicht, da diese für ihn nicht wahrnehmbar ist. Eine vergleichbare Auflösung wird auch von einfachen optischen Sensoren, z. B. einer Photodiode oder einem einfachen Kamerachip erreicht.
Der Vergleich des sensorisch ermittelten Ist-Anteils mit einem Soll-Anteil von Klebstoffresten erfolgt maschinell mittels eines üblichen Personalcomputers durch Vergleich mit tabellarisch erfassten Sollwerten.
Die Qualitätskontrolle erfolgt binär, d. h. durch einfache Unterscheidung zwischen „in Ordnung” und „nicht in Ordnung” in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Soll-Grenzwert, der vom Ist-Wert der Klebstoffreste auf der Bauteiloberfläche erreicht wird oder nicht erreicht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN EN ISO 10365 [0002]
- DIN EN 923 [0007]

Claims

Verfahren zur Qualitätskontrolle von Klebstoffverbindungen durch die Charakterisierung von Bruchbildern aufweisend folgende Verfahrensschritte – Zugabe eines Lumineszenzmittels in den Klebstoff, – Fügen zweier Bauteile durch Auftragen und Aushärten des Klebstoffs, – Aufbrechen der Klebstoffverbindung durch Trennen der Bauteile, – Anregen der Bruchfläche zur Lumineszenz, – Ermittlung eines Ist-Anteils von leuchtenden Klebstoffresten auf der Bruchfläche, – Vergleich des Ist-Anteils mit einem Soll-Anteil von Klebstoffresten.