Spachtelmasse nicht zu dick auftragen

Autor / Redakteur: Sebastian Heidrich, KTI / Dipl. Ing. (FH) Konrad Wenz

Künftig ist bleihaltiges Schwemmzin in der Karosserie-Instandsetzun verboten. Das Kraftfahrzeutechnische Institut (KTI) in Lohfelden hat deshalb die maximale Dicke für Spachtelmasse untersucht.

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Die bleifreien Schwemmmaterialien sind schwieriger zu verarbeiten als ihre bleihaltigen Vorgänger. Deshalb werden wieder mehr Spachtelmassen in der Karosserie-Instandsetzung verwendet.
Die bleifreien Schwemmmaterialien sind schwieriger zu verarbeiten als ihre bleihaltigen Vorgänger. Deshalb werden wieder mehr Spachtelmassen in der Karosserie-Instandsetzung verwendet.
( Archiv: Vogel Business Media )

Am 1. Januar 2007 endete die Übergangsfrist zur Altfahrzeugverordnung. Damit mussten sich die Werkstätten endgültig von bleihaltigen Schwemmmaterialien in der Karosserie-Instandsetzung verabschieden. Doch zeichneten sich sofort Schwierigkeiten im Umgang mit den bleifreien Materialien ab. Im Gegensatz zum bisher bekannten bleihaltigen Zinn weist das bleifreie Schwemmzinn einen höheren Schmelzpunkt sowie einen wesentlich geringeren Verarbeitungstemperaturbereich auf. Aus diesen Materialeigenschaften resultieren völlig neue Verarbeitungscharakteristiken. Des Weiteren zeigen erste Alterungsuntersuchungen Schwächen in der dauerhaften Haltbarkeit der bleifreien Materialien auf. Deshalb misst das Kraftfahrzeugtechnische Institut (KTI) dem Einsatz von Spachtelmassen auf Polyesterbasis in naher Zukunft eine noch größere Bedeutung zu.

Die Lohfeldener Spezialisten haben die maximal realisierbare Schichtstärke von Spachtelmassen im Rahmen einer sach- und fachgerechten Unfallinstandsetzung ermittelt. Dabei kamen sowohl unterschiedliche Spachtelsorten wie zum Beispiel Metallpulverspachtel als auch Trocknungsverfahren wie zum Beispiel die Bestrahlung mit Infrarotlicht zum Einsatz.

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Das KTI zog drei verschiedene Spachtelsorten auf Polyesterbasis für die Untersuchung heran.

Zieh- und Füllspachtel, konventionell getrocknet, und Zieh- und Füllspachtel, beschleunigte Trocknung mittels Infrarot-Strahler

Metallpulverspachtel für Stahluntergründe, konventionell getrocknet

Metallpulverspachtel für Aluminiumuntergründe, konventionell getrocknet

Es gab zwei Testabläufe: Zum einen ermittelten die Spezialisten Materialeigenschaften, beispielsweise den Setzbetrag und die Oberflächenhärte; zum anderern setzten sie die unterschiedlichen Probebleche Schwingungen aus und belasteten sie klimatisch und korrosiv, um eine beschleunigte Alterung zu simulieren.

Um die Materialeigenschaften zu ermitteln, fertigten die Experten unterschiedliche Spachtelproben mit einer vorher definierten Spachtelhöhe an. Danach konnten sie das Setzverhalten der Spachtelmasse in einer speziellen Vorrichtung ermitteln.

Dieses zeichnet den Schrumpfungsbetrag innerhalb von definierten Zeitintervallen auf. Die Schrumpfung spiegelt den Grad der Vernetzung der Polyesterstränge im Material wider. Sobald sie abgeschlossen ist, ist die Spachtelmasse durchgehärtet.

Zeitgleich überprüfte das KIT identische Proben in gleichen Intervallen auf ihre Oberflächenhärte. Das im Bild unten dargestellte Ritzhärteprüfgerät ermittelte die Ritzhärte.

Mithilfe der hierbei gemessenen Werte konnten die Spezialisten anschließend vergleichende Aussagen darüber treffen, wie sich die Auftragshöhe einer Spachtelsorte bzw. ein Trockenverfahren auf den Härtungsvorgang der Polyesterspachtel auswirkt. Darüber hinaus konnten sie feststellen, wie weit der Härtungsvorgang vorangeschritten war – nach Verstreichen bestimmter Zeitspannen, nach Verarbeitungsbeginn im Spachtelmaterial (Setzversuch) und an der Oberfläche (Oberflächenritzhärte).

Der Belastungs- und Alterungstest spiegelt den Lebenszyklus eines Kraftfahrzeugs zeitlich gerafft wider. Dazu kombinierte das KTI mehrere in der Automobilbranche etablierte Einzeltests miteinander. Ziel der Untersuchung war, Aufschluss über den Einfluss des Trocknungsverfahrens und der Spachtelmasse auf die Haltbarkeit einer Reparaturstelle zu erhalten.

Um reproduzierbare Randbedingungen zu schaffen, beschädigten die KTI-Mitarbeiter bei diesem Test Probebleche definiert; die Beschädigungen variierten lediglich in ihrer Tiefe. Anschließend verspachtelten sie die Beschädigungen. Dabei kamen die gewählten Spachtelsorten sowie verschiedene Trocknungsverfahren zum Einsatz. Nach dem Aushärten versahen die KTI-Leute diese mit einem konventionellen Zweischicht-Lackaufbau. Parallel dazu fertigten sie Bleche an, die keinen weiteren Lackaufbau erhielten oder bei denen dieser durch einen Kratzer beschädigt wurden.

Daraus sollten Erkenntnisse gewonnen werden, inwieweit der Lack bzw. seine Beschädigung die Haltbarkeit der aufgetragenen Spachtelmasse beeinflusst. Der gesamte Testablauf (siehe Grafik) bestand aus drei miteinander kombinierten Teilversuchen. Die Kombination stellte die mechanischen und klimatischen Dauerbelastungen für ein Fahrzeug im mitteleuropäischen Raum dar.

Nach jeder einzelnen Prüfung begutachteten die KIT-Fachleute die Bleche; zerstörte Proben untersuchten sie nicht weiter.

Um die schwingende Belastung der Reparaturstelle an der Außenhaut eines Kfz realitätsnah darzustellen, setzte das KTI eine spezielle Schwingapparatur ein. Diese ist so konstruiert, dass sie mechanische Schwingungen in den Probeblechen erzeugt, wie sie am Fahrzeug in stark schwingungsbelasteten Karosseriebereichen auftreten können.

Die Apparatur regte die Bleche mit einer Frequenz von 27 Hz und einer Amplitude von 4 Millimetern für einen Zeitraum von 48 Stunden zum Schwingen an.

Anschließend brachten die Mitarbeiter die Bleche in die Salzsprühkammer, um eine korrosive Belastung zu erzeugen. Dort verblieben die Bleche für einen Zeitraum von 120 Stunden. Dieser Abschnitt der Prüfroutine erzeugte ein salzhaltiges, nass- feuchtes Klima. Diese Umgebung rief eine künstlich initiierte und beschleunigte Korrosion hervor.

Darüber hinaus simulierte die Sprühkammer rasche Temperatur- und Feuchtigkeitswechsel an der Kfz-Außenhaut. Dazu durchliefen die Proben nacheinander acht Zyklen eines Klimawechseltests nach Volkswagennorm. Sie verblieben für einen Zeitraum von 96 Stunden in einer Klimakammer, in der sie bestimmten Temperatur- und Luftfeuchtigkeitswechseln ausgesetzt waren.

Im Anschluss wiederholten sich jeweils der Salzsprühtest und der Schwingversuch.

Nachdem die Bleche insgesamt 18 Tage Testroutine durchlaufen hatten, wurden sie einzeln begutachtet und je nach Beschädigungsgrad klassifiziert.

Erwartete Ergebnisse

Obwohl die Testreihe noch nicht abgeschlossen ist, sind erste Tendenzen erkennbar. So erwarten die KTI-Mitarbeiter, dass sich mit der aufgetragenen Schichtstärke der Spachtelmasse die Widerstandsfähigkeit gegenüber den klimatisch-korrosiven Belastungen verringert. Sie gehen ebenfalls davon aus, dass sich die verschiedenen Spachtelsorten und Trockenverfahren bezüglich der Dauerhaltbarkeit der Reparaturstellen unterscheiden.

Anhand der Schrumpfungsuntersuchungen will das KTI etwas darüber aussagen, in welchem Maß ein bestimmter Spachtel nach einer definierten Zeitspanne noch „einfällt“. Aus den Ergebnissen will das Institut seine Richtlinien für die Instandsetzung von Kraftfahrzeugkarosserien ableiten.

Sie sollen den Fachwerkstätten, den Verbänden, den Fahrzeugherstellern sowie den Endverbrauchern als Orientierung dienen.

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