Schleif- und Polierprozesse charakterisieren

Vielfach werden Objekte vor dem Lackieren geschliffen, sei es, um die Oberflächenqualität zu verbessern oder um Altlackierungen zu entfernen bzw. vorzubereiten. Weiterhin werden Schleif- und Polierprozesse eingesetzt, um Lackierfehler auszubessern. Experten des Fraunhofer IPA haben in mehreren Projekten Einflussgrößen auf Schleif- und Polierergebnisse untersucht, wie sie auch für Beschichtungsprozesse relevant sind.

Materialien

Für Schleifprozesse gibt es eine Palette unterschiedlichster Schleifmaterialien. Dort, wo ein hoher Materialabtrag nötig ist, wird zunächst mit einem groben Schleifpapier vorgeschliffen, um danach mit feineren Papieren die nötige Oberflächengüte zu erzeugen. Für die Beseitigung von kleineren Lackierfehlern, wie Staubeinfall oder Läufern, greift man hingegen oft zu sehr feinen Schleifblüten und poliert die Oberfläche danach mit Polierpasten wieder auf Hochglanz. Die Bewertung der Oberflächenqualität erfolgt unter anderem über die Bestimmung der Rauheit mit einem mechanischen Tastschnittgerät oder mit einem optischen Profilometer. Die Abtragsraten hängen von der Auswahl der jeweiligen Schleifmaterialien, von der Andruckkraft und sehr stark vom zu schleifenden Material selbst ab. Für die Charakterisierung der Schleifbarkeit von Lacken gibt es keine dominante Kenngröße; die Schleifbarkeit und auch das Zusetzverhalten der Schleifmaterialien sind von verschiedenen Parametern abhängig, z.B. sind Glasübergangstemperatur, Sprödigkeit, Plastizität und Aufheizverhalten durch den mechanischen  Energieeintrag zu nennen.

Krafteinsatz

Mit steigender Andruckkraft erhält man einen höheren Abtrag, aber oft auch erhöhtes Zusetzen der Schleifmaterialien. Bei handgeführten Maschinen sollte man keine wesentlich höheren Andruckkräfte verlangen, als die durch das Maschinengewicht vorgegebene Kraft. Man läuft sonst Gefahr, dass die Arbeiter ermüden und man dadurch ungleichmäßige Resultate erhält.

Hologramme, die nach unsachgemäßem Polieren auf der Automobiloberfläche sichtbar sind.

Ein gröberes Schleifpapier erzielt in der Regel auch einen höheren Abtrag, erzeugt aber auch eine rauere Oberfläche als ein feines. Deshalb werden in der Praxis nacheinander Papiere mit immer feineren Körnungen eingesetzt, um am Anfang einen hohen Abtrag und am Ende eine geringe Rauheit zu erreichen. Die Grafik zeigt, dass die Rauheit mit steigender Körnung abnimmt. Die jeweils nachfolgende Stufe muss so viel Abtrag erzielen, dass die vorher erzeugte Rauheit entfernt wird. Deshalb erreicht man bei der Abfolge grob – fein eine höhere Rauheit als beim Einschieben einer mittleren Körnung. Selbst die durch das mittlere Papier erzeugte Rauheit wird nicht ganz entfernt, was der Vergleich mit dem Schleifen mit alleiniger Verwendung des feinen Papiers zeigt. Allerdings ist der Unterschied nur noch gering. Um auf die Rauheit des feinen Papiers zu kommen, müsste man beim mittleren Papier die Dauer des Feinschliffs noch etwas erhöhen. Bei der Kombination grobes plus feines Papier müsste man die Schleifdauer mit dem feinen Papier so stark erhöhen, dass der Einsatz des mittleren Papiers wirtschaftlicher ist. Die geringsten Rauheiten erreicht man mit dem extra feinen Papier und den Schleifblüten. Das extra feine Papier wird in der Praxis nur für den Zwischenschliff zwischen zwei Lackiergängen eingesetzt, die Schleifblüten oft nur bei der Beseitigung von Lackierfehlern im Klarlack.

Politur für hochglänzende Flächen

Soll die Oberfläche danach hochglänzend werden, so muss man sie polieren. Hier gilt das gleiche Prinzip wie beim Schleifen, je feiner das Poliermittel, desto glatter ist die Oberfläche. Trotzdem muss die Rauheit aus dem vorhergehenden Schritt entfernt werden, daher verwendet man auch hier oft erst ein grobes und danach ein feines Poliermittel. Beim Polieren bleiben trotz extrem feiner Poliermittel sehr feine „Kratzer“ übrig. Wenn viele dieser Kratzer parallel zueinander angeordnet sind, wird das Sonnenlicht daran gebeugt und erzeugt helle Lichtreflexe, sogenannte Hologramme (Foto). Hologramme vermeidet man durch möglichst unregelmäßige Bewegungen beim Polieren, wie es z.B. bei Poliertellern mit exzentrischen und rotierenden Bewegungen erreicht wird. Unterstützt wird das durch stukturierte Polierscheiben, sogenannte waffle pads.

Zum Netzwerken:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart,
Dr. Michael Hilt, Tel. +49 711 970-3820, michael.hilt@ipa.fraunhofer.de,
Dr. Rolf Nothhelfer-Richter, Tel.: +49 711 970-3841, rolf.nothhelfer-richter@ipa.fraunhofer.de,
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