Industrie & Technik

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Die Doktoranden Lukas Raddatz und Jonas Austerjost beschäftigen sich an der Universität Hannover seit gut einem Jahr mit 3-D-Druckverfahren für Biotechnologie und Chemie. Mit zwei Druckern, dem Makerbot Replicator Z18 von Stratasys (Foto unten) und einem Formlabs Form2 (Fotos S. 147) produzieren sie Gebrauchsgegenstände wie Rührer, Kolbendeckel oder SDS-Gelkämme, die sie selbst entworfen haben. Auch Sonderanfertigungen oder Ersatzteile für Laborgeräte für Kultivierungsarbeiten entwickeln Raddatz und Austerjost in der Arbeitsgruppe von Thomas Scheper, Technische Chemie.<figure><img src="https://media.graphcms.com/whAa3s8OQ2SFspE7RHy3"><figcaption><label>Abb. 1: </label>3-D-Druck eines Rings mit dem Makerbot Replicator Z18 von Stratasys.</figcaption></figure>
<h2>Anders als im Heimgebrauch</h2>Um die gedruckten Objekte für Zellkulturarbeiten nutzen zu können, müssen sie biokompatibel sowie chemisch und physikalisch stabil sein. Die Wissenschaftler führen daher Toxizitätstests mit den Materialien durch, um negative Einflüsse auf die Zelllebensfähigkeit auszuschließen. Als Standardmaterial für die Prototypen nutzen sie Polylaktonsäure (PLA): Sie ist ungiftig und mit zirka 20 Euro pro Kilogramm ein günstiger Rohstoff. „Am Anfang haben wir nur kleine Würfel oder Ringe als Prüfkörper gedruckt, um die korrekten Parameter und das richtige Material zu finden“, erinnert sich Raddatz. „Mittlerweile wagen wir uns an deutlich komplexere Objekte, auch für die direkte Anwendung im Labor.“<h2>Prinzip der Heißklebepistole</h2>Bei der Schmelzschichtung gelangt das PLA-Filament auf einer Spule in den Extruder des Druckers. Dieser erhitzt es auf 180 bis 215 °C, einige Grad über dem Schmelzpunkt. Als zähe Masse fließt der Thermoplast Schicht für Schicht auf die Bauplattform. Das Druckverfahren beginnt oft mit dem Aufbau eines grobmaschigen Untergrunds, dem Raft. Er verbessert die Qualität der Unterseite des entstehenden Objekts und verhindert, dass es sich von der Bauplattform löst.Der Druck eines Rührers aus Polylaktonsäure (Foto unten rechts) dauert mit dem Z18 bei einer Schichtdicke von 0,2 mm knapp eine Stunde. Mittlerweile arbeitet der Drucker mit einer zweiten Generation von Extrudern: Der Sensor ist weniger fehleranfällig, und der Druckprozess läuft dadurch durchgängig. Dennoch verstopft die Düse bei jedem zwanzigsten Mal. „Das ist deutlich weniger als beim Vorgängermodell“, berichtet Austerjost. Durch eine Magnethalterung lässt sich der Extruder schnell austauschen, und der Drucker steht nicht lange still.<figure><img src="https://media.graphcms.com/6tvlcWWnSvCVxH7r891K"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Rührer aus Polylaktonsäure mit Stützstrukturen und einer Schichtdicke von 0,2 mm.</figcaption></figure>
<h2>Kreativität ist gefragt</h2>Geschwindigkeitsbestimmender Schritt ist oft nicht der Druck, sondern die Konstruktion der 3-D-Skizze am Computer. Hier brauchen die Doktoranden räumliches Vorstellungsvermögen und die Fähigkeit, detailgetreu zu arbeiten. Mit einem CAD-Programm erstellen sie das gewünschte 3-D-Modell am Computer. „Als wir für einen Kollegen einen Corning-Kolben mit Anschlüssen für Sauerstoffsensor, einer Vorrichtung zur Installation einer sauerstoffdurchlässigen Membran und Luer-Lock-Anschlüssen fertigen sollten, hat die Planungs- und Konstruktionsphase ungefähr einen Monat gedauert“, sagt Raddatz. Die Maße hat er von handelsüblichen Kolben und Anschlüssen übernommen und am Computer nach seinen Wünschen verändert.Die Datenbank Grabcad stellt online CAD-Dateien von Standard-Laborutensilien wie Zellkulturplatten oder Reaktionsgefäßen zur Verfügung. Sie befindet sich jedoch im Aufbau.1)<h2>Aufbau statt Abbau</h2>Im Vergleich zu Fertigungsverfahren wie Fräsen oder Schleifen entsteht bei Werkstücken, die schichtweise aufgebaut werden, kaum Abfall. Um die Reinheit und Qualität des Produkts zu gewährleisten, landet am Anfang und am Ende des Druckvorgangs etwas Material im Abfallbehälter: „Das sind Mengen von vielleicht 100 mg“, erläutert Raddatz. Der Raft und notwendiges Stützmaterial für auslaufende Strukturen sind für das Endprodukt ebenfalls überflüssig. Die Doktoranden brechen die Teile vor dem Laboreinsatz ab.<h2>Externe Dienstleister</h2>Den Temperaturen und Drücken in einem Autoklaven hält Polylaktonsäure nicht stand. Um sterilisierbare Objekte zum Beispiel aus Polyamid zu drucken, schicken die Forscher ihre Computerdateien an den externen Dienstleister Dick&amp;Dick bei Leipzig. Dieser nutzt das im Vergleich zur Schmelzschichtung aufwendige und teure Verfahren des Selektiven Lasersinterns (SLS), um hoch aufgelöste Objekte aus biokompatiblen Kunststoffen zu drucken (Kasten).Seit diesem Frühjahr besitzt das Institut in Hannover auch einen Formlabs-Drucker. Dieser nutzt Epoxidharze als Rohstoff und Stereolithografie, um Objekte mit höherer Auflösung und geringerer Schichtdicke als der Z18 herzustellen. Er erzielt eine Auflösung und Schichtdicke von bis zu 25 μm. Es gibt durchsichtige und blickdichte sowie starre und flexible Harze als Material. UV-Licht härtet die Produkte aus.<h2>3-D-Druck: die Technik</h2>Inzwischen sind Materialien für die additive Fertigung auf dem Markt, die den Ansprüchen in Biotechnologie und Chemie gerecht werden. Sie zeichnen sich durch Biokompatibilität, Bioabbaubarkeit, Hitze- oder Lösemittelstabilität aus. Je nach Anwendung und Material eignen sie sich dabei für unterschiedliche 3-D-Druckverfahren:Polylaktonsäure (PLA) wird mit Fused Deposition Modeling (FDM) verarbeitet, bei dem der Kunststoff bei 180 bis 215 °C geschmolzen und in flüssiger Form aufgetragen wird. Die Schichtdicke beträgt üblicherweise 0,1 bis 0,3 mm und eignet sich damit für Anwendungen wie den schnellen Prototypenbau (Rapid Prototyping).Polyamid (PA) hingegen liegt in einem Pulverbett in einem absenkbaren Behälter vor. Ein Laser schmilzt das Pulver punktuell auf, wodurch die erste Schicht entsteht. Das Pulverbett senkt sich ab und ein Schieber trägt eine definierte Menge an Ausgangsmaterial auf, was erneut gesintert wird. Dieses Verfahren heißt Selektives Lasersintern (SLS).Stereolithographische Methoden (SLA) bedienen sich ebenfalls einer Lasertechnik. Dabei befindet sich ein Photopolymer, meist ein flüssiges Epoxidharz, in einem Bad und wird von unten mit dem Laser bestrahlt. Bei einer materialspezifischen Wellenlänge polymerisiert das Harz und härtet aus. Überschüssiges Material wird am Ende des Drucks mit Isopropanol entfernt.Die Fertigung eines Objektes ist bei 3-D-Druckverfahren in drei Schritte einteilbar (Abbildung). Zunächst wird das Objekt mit einem CAD-Programm geplant und gezeichnet. Durch dieses Computer Aided Design ist es möglich, während der Planungsphase die Objekte dreidimensional anzeigen zu lassen und Fehler zu beheben. Am weitesten verbreitet sind die Programme Autodesk Inventor und AutoCAD.<figure><img src="https://media.graphcms.com/qvOgtLjXTvXV5w4xJFOQ"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Drei Schritte sind es von der Computerdatei zum fertigen Objekt.</figcaption></figure>
Ist das Objekt fertig entworfen, muss der Volumenkörper in ein für den 3-D-Drucker interpretierbares Format verarbeitet werden. Das Computer Aided Manufacturing (CAM) zerlegt das Objekt spezifisch für den 3-D-Drucker in Schichten. Dieser Schritt heißt Slicen. Neben der Berechnung der Bewegung des Druckkopfs werden weitere Parameter festgelegt, die sich in den Techniken der additiven Fertigung unterscheiden. Ein FDM-Drucker benötigt Daten zur Extrudertemperatur, ein SLA-Gerät hingegen Daten zum Weg, den der Laser abfahren muss.Mittlerweile sind viele 3-D-Drucker netzwerkfähig, alternativ lassen sich die Dateien per USB-Stick an den Drucker übertragen. Es folgt die Fertigung des Objekts, wobei einige Geräte zunächst justiert und kalibriert werden müssen, um die Produktqualität zu gewährleisten. Die Dauer eines Druckvorgangs ist dabei von dem Verfahren, dem Gerät und von der gewünschten Qualität des Produkts abhängig.AusblickIn einigen Bereichen hat die additive Fertigung bereits den Sprung vom Prototypenbau zur Produktion geschafft. Bei Kleinserien, die hohe Ansprüche an Qualität bei gleichzeitig hohem Grad an Spezialisierung erfüllen müssen, werden bereits 3-D-Drucker eingesetzt. Die Vision, individuelle Labormaterialien selbst zu fertigen und direkt anzuwenden, könnte in wenigen Jahren Standard sein.Lukas Raddatz, Jonas Austerjost, Institut für Technische Chemie,Universität Hannover<h2>Ausblick</h2>Momentan konzipieren die Doktoranden einen Praktikumsversuch, der die 3-D-Drucktechnik nutzt: „Die Studenten sollen sich die Rührer für eine Mischzeitbestimmung am Makerbot selbst herstellen“, sagt Austerjost. Das Geld dafür kommt von Fonds der chemischen Industrie.Neben diesen Anwendungen beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Scheper auch mit dem Bioprinting. In den nächsten Monaten wollen die Wissenschaftler verschiedene Hydrogele als dreidimensionales Gerüstmaterial für Zellen drucken und im Tissue Engineering anwenden. Einen Biodrucker gibt es bereits am Institut. Derzeit testen die Doktoranden damit Materialien und Druckereinstellungen.2)Helene Märzhäuser ist freie Mitarbeiterin der Nachrichten aus der Chemie.<figure><img src="https://media.graphcms.com/Djgl2as3Q2iiVXCwAa7T"><figcaption><label>Abb. 4: </label>Im Labor. Links: Jonas Austerjost mit einem Rührer aus Polylaktonsäure aus dem Makerbot-Replicator-Z18-Drucker; rechts: Lukas Raddatz bei der Arbeit mit dem Formlabs-3-D-Drucker. <named-content>Fotos: Raddatz, Austerjost</named-content></figcaption></figure>

<ul><h2>Literatur</h2><li>
1 <a href="https://www.grabcad.com" target="_blank">www.grabcad.com</a></li><li>
2 K. Schacht, T. Jüngst, T. Zehnder et al., Nachr. Chem. 2016, 64, 13.</li></ul>

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Die Auswahl der Bindemittel, Füllstoffe, Pigmente, Additive oder Lösungsmittel sowie der Schichtaufbau bei Lacken und Beschichtungen hängen von der Anwendung ab: Wandfarben oder Möbellacke für den Innenbereich unterscheiden sich zumeist deutlich von Lackformulierungen für Außenanwendungen wie für Gebäudefassaden, Autos, Schiffe oder Flugzeuge. Daher sind auch die Degradationsmechanismen und Schadensbilder verschieden. Entsprechend vielfältig sind die Normen und Prüfvorschriften für die Kurzzeit- oder die Freibewitterung.Um schneller zu Aussagen über die Lebensdauer zu gelangen, kann man die Intensität der Beanspruchung erhöhen oder die Materialveränderungen mit empfindlicheren Messmethoden früher detektieren. Einer Beschleunigung durch Erhöhung von Temperatur oder Strahlungsintensität setzen Änderungen im Degradationsmechanismus sowie die notwendigen Zeiten der Transportprozesse von Sauerstoff oder Wasser natürliche Grenzen.1)Der zweite Weg erfordert an den jeweiligen Alterungsmechanismus angepasste und hinreichend empfindliche Messverfahren.<h2>Alterungs- und Versagensmechanismen</h2>Bei der Alterung von Beschichtungsmaterialien aus polymeren Bindern, Füllstoffen, Pigmenten und Additiven läuft ein kompliziertes Wechselspiel chemischer und physikalischer Prozesse ab (Abbildung 1): Hohe Temperaturen beschleunigen die molekularen Prozesse und damit chemische Reaktionen sowie den Stofftransport. Bereits bei natürlicher Sonneneinstrahlung kann die Oberflächentemperatur von dunklen Proben mehrere zehn Grad über der Umgebungstemperatur liegen. Dadurch kann dann die Glasübergangstemperatur überschritten sein, was Alterungsvorgänge beschleunigt.<figure><img src="https://media.graphcms.com/ZolCN7dlTVOzH9B8iJW1"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Äußere Einflüsse und Alterungsmechanismen in Lackierungen und Beschichtungen.</figcaption></figure>
Bereits geringe Mengen von organischen Substanzen, etwa aus Sonnencremes, wirken als Weichmacher und beschleunigen ebenfalls die Alterung. Dies gilt auch für das Erweichen durch sehr geringe Mengen an eingelagertem Wasser, die Hydroplastifizierung.Durch thermische Aktivierung können Polymerketten nachpolymerisieren oder vernetzen, wodurch die Beschichtung versprödet. Gleichzeitig können sie sich thermooxidativ spalten oder hydrolytisch abbauen. Dadurch ergibt sich ein Wechselspiel aus Kettenaufbau und -abbau während der Alterung.Sonnenlicht oder künstliche Bestrahlung bricht polymere Bindungen auf und erzeugt Radikale. Die Reaktionsumgebung bestimmt dabei die Abbauroute. So verläuft eine Degradation bei ausreichender Sauerstoffkonzentration schneller als in einer sauerstoffarmen Umgebung.2) Die Abhängigkeit des Abbaus vom Sauerstofftransport wird als diffusionsgehinderte Oxidation (diffusion limited oxidation) bezeichnet.3–7)Additive, insbesondere Stabilisatoren, werden ebenfalls chemisch abgebaut. Als Folge der Einwirkung flüssiger Umgebungsmedien ist auch die Extraktion von Additiven, Füllstoffen und Pigmenten oder das Eindringen von ionischen Kontaminanten zu beobachten.Aufgrund der Wellenlänge des Lichts reagiert der Glanz empfindlich auf mikroskopische Oberflächenveränderungen. Zu Glanzverlust führen oberflächennahe Veränderungen wie Risse, Kratzer, Krater, Blasen, erhöhte Rauigkeit durch Spannungen, die Freilegung von Füllstoffen und Pigmenten (Kreidung) oder Pilzbefall. Mechanische Anwendungseigenschaften wie Härte oder Flexibilität sind zumeist über das Glasübergangsverhalten oder die Gummielastizität mit chemischen Veränderungen oder Plastifizierung gekoppelt. Wie Veränderungen auf molekularer und intermolekularer Ebene mit den Versagensmechanismen zusammenhängen, ist noch nicht vollständig verstanden. Die Festlegung von Bewitterungszyklen, die Auswahl der Prüfmethoden und letztlich eine Lebensdauervorhersage erfordern jedoch dieses Verständnis.<h2>Zugeschnittene Bewitterungszyklen</h2>Die Art, Dauer und Zahl üblicher Beanspruchungszyklen der simulierten Bewitterung aus Dunkel- und Bestrahlungsphasen, Nass- und Trockenphasen, heißen und kalten Perioden sowie deren Kombinationen finden sich in den Normen.8–10) Die Bewitterungsdauern liegen für optimierte, kommerzielle Beschichtungen bereits häufig bei über einem Jahr und entsprechen einer Freibewitterungsdauer von etwa fünf bis zehn Jahren. Neuere Arbeiten und Normen wie die ASTM D7869 befassen sich mit der Entwicklung von Bewitterungszyklen, die Schädigungen in kürzeren Prüfzeiten hervorrufen.11) Bisher werden die spezifischen Materialeigenschaften allerdings nicht berücksichtigt, um Bewitterungszyklen systematisch zu optmieren.<h2>Materialveränderungen und Schadensbilder erfassen</h2>Abbildung 2 (S. 149) zeigt eine Zusammenstellung von Prüf- und Messmethoden, die bewitterungsbedingte Eigenschaftsänderungen von Lackierungen und Beschichtungen erfassen. Zumeist erfolgt die Abmusterung visuell nach genormten Kriterien.12) Klassische Prüfmethoden mit Farb- und Glanzmessgeräten, Haze-Messgeräten oder der Gitterschnitttest bewerten Anwendungseigenschaften quantitativ.13) Um Schäden früh zu detektieren, eignen sie sich weniger, da sie bereits eine deutliche Degradation voraussetzen.<figure><img src="https://media.graphcms.com/Fz2tMAZQfO4K6XR52XDI"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Methoden, um bewitterungsbedingte Veränderungen in Lackierungen zu erfassen.</figcaption></figure>
Um die Änderungen der Lackeigenschaften in der Frei- oder Kurzzeitbewitterung möglichst frühzeitig zu erkennen, wurde untersucht, wie empfindlich Prüfmethoden und analytische Verfahren bereits geringfügige chemische oder physikalische Materialveränderungen erfassen. Hierzu haben das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF, Darmstadt) und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA, Stuttgart) ihre analytischen und bildgebenden Verfahren kombiniert und unterschiedlich formulierte Lackaufbauten nach definierten Beanspruchungen untersucht. Ziel war die Entwicklung einer Toolbox aus klassischen und neuartigen Prüfmethoden, um Lackschäden möglichst früh zu erkennen.Dabei wurden gängige Methoden der Lackprüfung wie Gitterschnitt, Farb- und Glanzmessungen, Infrarotspektroskopie oder dynamisch-mechanische Analyse mit hochempfindlichen Methoden kombiniert, etwa mit Elektronenspinresonanz-Spektroskopie (ESR), elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) und bildgebenden Methoden wie IR-, Raman- oder Ultraschallmikroskopie. So ließen sich die verschiedenen Struktur- und Eigenschaftsveränderungen in einen zeitlichen Zusammenhang bringen und Indikatoren identifizieren, die Rückschlüsse auf ein späteres Beschichtungsversagen erlauben.<h2>Veränderungen früh erkennen</h2>Elektronenspinresonanz-Spektroskopie zeigt bereits nach wenigen Bewitterungszyklen, wie sich die Zahl UV-induzierter Radikale verringert, die für photooxidative Degradationsreaktionen verantwortlich sind. Abbildung 3 zeigt die ESR-Spektren der Proben einer Klarlackschicht auf Melaminharzbasis, die nach definierten Bewitterungsintervallen unter In-situ-UV-Bestrahlung aufgenommen wurden. Hier hat die Radikalbildungsneigung des Lacks bereits signifikant abgenommen. Dies deutet darauf hin, dass schon ein nennenswerter Anteil der ursprünglich vorhandenen photooxidierbaren Spezies reagiert hat.<figure><img src="https://media.graphcms.com/GgwBbeA9T4G8FqaxeZgA"><figcaption><label>Abb. 3: </label>ESR-Spektren eines in situ UV-bestrahlten Klarlacks auf Basis von Melaminharz bei –165 °C vor und nach UV-Beanspruchung von 25 MJ·m–2 gemäß SAE J2527.</figcaption></figure>
Auch die mechanischen Eigenschaften haben sich als Frühindikatoren erwiesen. Mechanische Größen reagieren empfindlich auf Nachvernetzung in der Frühphase und Abbauprozesse in der Spätphase der Alterung. Aus den Messdaten der elektrochemischen Impedanzspektroskopie lässt sich ein Parameter für das Wasserrückhaltvermögen ableiten, der sich schon nach kurzen Bewitterungszeiten verändert und Informationen über den Erhalt des Korrosionsschutzes liefert.14)Bildgebende Analysemethoden wie IR- oder Ramanmikroskopie ergänzen die Schadensanalytik von Lackierungen und Beschichtungen. In der Frühphase der Alterung und bei komplexen Lackfomulierungen stößt die Auflösung der optischen Spektroskopie jedoch häufig an ihre Grenzen.Neue Auswerteverfahren für die Ultraschallmikroskopie wie die Fourieranalyse der Signale oder die zweidimensionale Fourier-Transformation ultraschallmikroskopischer Bilder erlauben es, Veränderungen der Oberflächentopologie wie Risse oder Wellen zu identifizieren.15,16) Ortsaufgelöste Messungen der Schalllaufzeit zeigen, dass sich bereits nach sehr kurzer Bewitterungsdauer Höhenunterschiede von wenigen Mikrometern zwischen abgedeckten und versiegelten Lackbereichen einstellen.Abbildung 4 zeigt ein ultraschallmikroskopisches Bild und das Höhenprofil eines melaminharzbasierten Klarlacks ohne UV-Stabilisator nach simulierter Bewitterung. Die Ultraschalllaufzeit des Oberflächenechos zeigt, dass sich zwischen dem bewitterten und den abgedeckten Bereichen bereits nach einer Bewitterungszeit von 171 Stunden nach SAE J2527 Höhenunterschiede von wenigen Mikrometern einstellen. Die Infrarotspektren zeigen chemische Unterschiede zwischen bewitterten und abgedeckten Bereichen (Abbildung 5). Die Zunahme der OH-Valenzbande und die Veränderungen der Carbonylbande im bewitterten Bereich lassen sich beispielsweise mit oxidativen und hydrolytischen Abbaureaktionen erklären.<figure><img src="https://media.graphcms.com/0pkboRySEe06ndvICU8A"><figcaption><label>Abb. 4: </label>Ultraschallmikroskopisches Bild einer für 171 h nach der Norm SAE J2527 bewitterten Lackprobe mit abgedeckter Lackoberfläche (linker und rechter Rand). Das aus der Ultraschalllaufzeit errechnete Höhenprofil ist als Messkurve dargestellt. (Bewitterungsgerät Ci4000 von Atlas MTT)</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/8LJRmxAySlurbjzWATgv"><figcaption><label>Abb. 5: </label>Infrarotspektren für den abgedeckten und nicht abgedeckten Bereich eines bewitterten Klarlacks.</figcaption></figure>
Die Höhendifferenzen zwischen dem nicht abgedeckten und den abgedeckten Bereichen ist in Abbildung 6 für verschiedene Lacksysteme gegen die UV-Dosis aufgetragen. Beschichtungssysteme mit Lichtschutzadditiven zeigen erst nach höherer UV-Dosis einen Höhenunterschied zwischen bewittertem und abgedecktem Bereich. Die Höhendifferenz der Beschichtungssysteme ohne Lichtschutzadditiv ist größer als für die Systeme mit Lichtschutzadditiv.<figure><img src="https://media.graphcms.com/jaTZ23w3RkCrBQOGc2O8"><figcaption><label>Abb. 6: </label>Bewitterungsinduzierte Höhenunterschiede des Lackaufbaus zwischen abgedeckten und nicht abgedeckten Bereichen der Beschichtungsoberfläche sowie für verschiedene Lacke mit und ohne Lichtschutz.</figcaption></figure>
<h2>Variierende Methodenkombinationen</h2>Ein Königsweg, um Bewitterungsschäden frühzeitig zu erkennen, ist leider nicht zu erwarten. Die Auswahl der Messmethoden hängt neben ihrer Empfindlichkeit gegenüber geringfügigen Materialveränderungen oder Schädigungen stets von den Materialien und Materialkombinationen, dem Schichtaufbau und den Einsatzbedingungen der Beschichtungen ab. Eine Lackierung im Innenraum wird sich anders verändern als die Beschichtung einer Offshoreanlage. Nicht zuletzt hängt die Methodenauswahl von den Wünschen der Kunden ab, die zum Beispiel beim Auto nur sehr geringe Farbänderungen akzeptieren.Der habilitierte Physiker Ingo Alig, Jahrgang 1955, war von 1993 bis 2012 Leiter der Abteilung Physik des Deutschen Kunststoff-Institutes (DKI) in Darmstadt. Heute leitet er die Gruppe Morphologie und Dynamik im Bereich Kunststoffe des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und ist Privatdozent am Fachbereich Physik der TU Darmstadt. <a href="mailto:ingo.alig@lbf.fraunhofer.de">ingo.alig@lbf.fraunhofer.de</a> Der Physiker Harald Oehler, Jahrgang 1974, war von 2000 bis 2012 wissenschaftlicher Mitarbeiter am DKI und ist seit 2012 im Bereich Kunststoffe des Fraunhofer LBF in Darmstadt tätig. Der promovierte Chemiker Matthias Wanner, Jahrgang 1971, arbeitet seit 2010 als wissenschaftlicher Mitarbeiter an Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart. Von 2005 bis 2009 war er am Forschungsinstitut für Pigmente und Lacke e.V. (FPL) in Stuttgart tätig.<h2>Quergelesen</h2>Geringfügige Eigenschaftsveränderungen einer Lackierung während der Bewitterung lassen Rückschlüsse auf spätere Schäden zu. Dafür ist es erforderlich, alle Phasen der Alterung mit empfindlichen Messmethoden zu verfolgen.Mit diesen Erkenntnissen lassen sich die Bewitterungszeiten verkürzen. Dies beschleunigt die Produktentwicklung und reduziert die direkten Prüfkosten.Aus klassischen Lackprüfverfahren und neuen Früherkennungsmethoden können sich Materialentwickler und Anwender eine Toolbox zur frühzeitigen Schadensdetektion zusammenstellen.
<ul><h2>Literatur</h2><li>
1 Service Life Prediction: Over the horizon [Hrsg.: C. White, K. White, J. Pickett], Elsevier, im Druck, ISBN 970323497763.</li><li>
2 F. R. Jan, Photochemical aspects of degradation of polymers, In: Polymer Photodegradation Mechanisms and Experimental Methods, Chapman &amp; Hall, London, UK, 1995.</li><li>
3 M. C. Celina, Polym. Deg. Stab. 2013, 98, 2419–2429.</li><li>
4 L. Audouin, V. Langlois, J. Verdu et al., J. Mater. Sci. 1994, 29, 569–583.</li><li>
5 J. Wise, K.T. Gillen, R.L. Clough, Polymer, 1997, 38, 1929–1944.</li><li>
6 M. Celina, J. Wiese, D. K. Ottersen, Polym. Degrad. Stab. 1998, 60, 493–504.</li><li>
7 J. Wise, K.T. Gillen, R.L. Clough, Radiat. Phys. Chem. 1997, 49, 565–573.</li><li>
8 z. B. DIN EN ISO 4892, Beuth Verlag, Berlin, 2014.</li><li>
9 z. B. ISO 16474, Beuth Verlag GmbH, 2013.</li><li>
10 z. B. SAE J 2527, SAE International, 2008.</li><li>
11 ASTM D7869–13, ASTM International.</li><li>
12 DIN EN ISO 4628, Beuth Verlag, Berlin, 2014.</li><li>
13 U. Schulz, Kurzzeitbewitterung, Vincentz Network,Hannover, 2007.</li><li>
14 M. Hilt, M. Wanner, besser lackieren!, 2012, 08, 8.</li><li>
15 I. Alig, S. Tadjbach, P. Krüger, H. Oehler, D. Lellinger, Prog. Org. Coat. 2009, 64, 112–119.</li><li>
16 I. Alig, M. Bargmann, H. Oehler, D. Lellinger, M. Wanner, D. Koch, J. Phys. D: Appl. Phys., 2011, 44, 034009.</li></ul>

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