Worin besteht die Problematik?
Im Rahmen der Entwicklung eines neuen Produkts hatte einer unserer Kunden bei den abschließenden Validierungstests seines Produkts Probleme mit der Dichtheit. Der Defekt beruhte auf der Ablösung des Klebstoffs, der die Dichtheit des Produkts gewährleistet. Nachdem der Kunde mit seinem Lieferanten zahlreiche Lösungen erfolglos getestet hatte, wandte er sich an FILAB, um dieses Problem zu lösen.
Um auf diese Art von Problem zu reagieren, hat FILAB einen Problemlösungsansatz entwickelt, der sich bereits in zahlreichen im Labor durchgeführten Studien bewährt hat. Der Ansatz ist theoretisch, seine Anwendung jedoch sehr konkret und an die Realität jeder technischen Problemstellung anpassbar.
Die physikalisch-chemischen Gründe für diese Ablösung verstehen
Ziel:
Dieser erste Schritt ist von grundlegender Bedeutung, da er das Wissen vermittelt, um zu vermeiden, dass dieses Problem in zukünftigen Produktentwicklungen erneut auftritt. Ein weiterer Vorteil dieser Studie besteht darin, die Zahl potenzieller Kandidaten auf Produkte mit bestimmten spezifischen Eigenschaften zu reduzieren. So kann gezielter auf die zu testenden Produkte fokussiert werden. Dies ist besonders interessant, wenn die technische Validierung des Produkts aufgrund von beispielsweise Alterungstests langwierig oder kostspielig ist.
Vorgehensweise:
Das Verständnis der Ablösung des Produkts stützt sich auf eine präzise Charakterisierung des Defekts mithilfe des analytischen Instrumentariums von FILAB. Für diese Studie zur Ablösung setzte FILAB auf seine doppelte Kompetenz in Materialkunde und Chemie, um die Formulierung des Klebstoffs zu entschlüsseln und die Degradation zu charakterisieren.
Insbesondere eine ICP-AES-Studie ermöglichte die Charakterisierung der Verbindungen, die sich im Prüfmedium zersetzen. Eine HS-GC-MS-Analyse wiederum ermöglichte es, den Vernetzungsmechanismus des Klebstoffs und seine Gesamtstruktur nach der Pyrolyse (PY-GCMS) zu bestimmen.
Fazit:
Diese erste Studie machte deutlich, dass die Ablösung auf die Aggressivität des Einsatzmediums des Produkts (vorzeitige Degradation des Klebstoffs) und auf das Fehlen einer haftungsverbessernden Verbindung im historischen Klebstoff zurückzuführen war.
Alternative Lösungen finden, um die dauerhafte Haftung des Klebstoffs sicherzustellen
Ziel:
Auf Grundlage des während der ersten Phase der Studie gewonnenen wissenschaftlichen Wissens ging es darum, möglichst viele Lösungen zu identifizieren und zu testen. Diese wiesen unterschiedliche Komplexitäts- und Anwendungsgrade auf. Anschließend wurde ihre Anwendbarkeit durch diese Tests nachgewiesen und sie wurden dem Kunden vorgeschlagen. Die große Vielfalt der technischen Kompetenzen von FILAB ermöglicht es, sehr unterschiedliche Lösungen zu untersuchen. Sie erleichtert deren Umsetzung durch den Kunden so weit wie möglich (je nach den vom Kunden aktivierbaren Handlungsmöglichkeiten).
Vorgehensweise:
Auf Grundlage der analytischen Feststellungen wurde eine Literaturrecherche durchgeführt, um die theoretischen Lösungen herauszuarbeiten. Diese theoretischen Lösungen ermöglichten es, auf diese Ablösungsmechanismen zu reagieren (vorzeitige Degradation und zu geringe Haftung). Dadurch konnte das wissenschaftliche Wissen bereitgestellt werden, das notwendig ist, um dieses Problem künftig zu vermeiden, vor allem aber, um technische Lösungsansätze für den Kunden zu identifizieren (Änderung der Formulierung, Oberflächenbehandlung …). Um diese theoretischen Lösungen in die technische Realität des Kunden zu übertragen, wurde anschließend ein Besuch der Anlagen des Kunden aus zwei Gründen durchgeführt. Der eine diente dazu, die ihm zur Verfügung stehenden Handlungsmöglichkeiten zu identifizieren (Kontrolle der Bauteilmorphologie und Durchführung von Oberflächenbehandlungen). Der andere diente dazu, die spezifischen technischen Zwänge seines Prozesses zu ermitteln (keine Kenntnis der Zusammensetzung der Lieferantenklebstoffe, Notwendigkeit einer automatisierten Auftragung).
Schließlich besteht der letzte Schritt darin, die vom Kunden anwendbaren Lösungen zu testen, um sie zu validieren. Für diese Studie ging es insbesondere darum, neue Produkte zu testen. Diese neuen Lösungen wurden im Labor mithilfe der bereits in der ersten Phase bewährten Prüfungen getestet, insbesondere mittels ICP-AES zur Charakterisierung der Degradation der neuen Dichtmassen sowie mittels PY-GC-MS und HS-GC-MS zur Charakterisierung ihres Haftmechanismus.
Fazit der Studie
Dank dieser gesamten Studie konnte FILAB seinem Kunden getestete Lösungen anbieten:
- Änderung der Klebstoffformulierung (Zusatz organometallischer Verbindungen, Änderung der Füllstoffe usw.)
- Einsatz einer spezifischen Oberflächenbehandlung
- Durchführung eines beschleunigten Alterungstests, um die getesteten Produkte besser zu unterscheiden
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