Lack am Fahrzeug im Labor: Einschlüsse, Steinschlagbild und Lackaufbau am Muster befunden

Am Fahrzeuglack zeigt sich ein Fehler zuerst als Eindruck. Ein Punkt im Klarlack, eine Stelle, die anders glänzt, ein Schadbild nach der Steinschlagprüfung fallen dem Auge auf, lange bevor jemand weiß, worum es sich handelt. Im Labor beginnt dann die eigentliche Arbeit. Was steckt im Lack, wie ist er aufgebaut, und wie lässt sich der Befund am Muster so festhalten, dass andere ihn nachvollziehen können?

Dieser Beitrag richtet sich an Labor- und Qualitätsingenieure in Lackierereien, bei Spritzgießern lackierter Anbauteile, in Lackentwicklung und Forschung sowie in Farblaboren für Reparaturlacke. Er ordnet an dokumentierten Anwendungen, welche Lackbefunde ins Labor kommen, wie große und glänzende Teile untersucht werden, wie der Lackaufbau als Bild entsteht und wie Welligkeit, Schleifbild und Farbton zur selben Lackfrage gehören. Die Fälle sind Anfragen, Konzepte und Vorführungen an Mustern; eine laufende Installation für diese Aufgaben ist nicht darunter. Schichtdicke, Haftung und Korrosion am lackierten Metallteil behandelt der Beitrag zu Schichtdicke und Beschichtungsfehlern am Metallteil.

Wichtige Punkte im Überblick

Ein Betrieb, der überwiegend für die Automobilindustrie arbeitet, klärt Fremdkörpereinschlüsse unter Lackschichten, vermutet werden meist Staubkörner, bei einer Vorführung wurden sie mit einem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX-7000 aufgenommen.
Weil eine Karosserie nicht auf einen Mikroskoptisch passt, wird die Kamera des Digitalmikroskops laut technischem Leitfaden in der Hand gehalten oder an einem Stativ befestigt, sodass das Objekt dort betrachtet wird, wo es liegt.
Ein Schichtdickenwert sagt, wie dick der Lack ist, aber nicht, wie die Schichten aussehen, deshalb belegt bei lackierten Kunststoffteilen und Sensoren erst das Bild Schichtfolge, Partikel und Unterbrechungen.
Die Welligkeit des Decklacks auf Freiformflächen wird in Messübungen als farbliche Höhendarstellung sichtbar und lässt sich mit einem Cut-off-Filter von der Rauheit trennen.
In einem Farblabor für Reparaturlacke ging es bei einer Vorführung um die Betrachtung von Lackpartikeln unter dem Digitalmikroskop, den Farbwert misst das Labor weiter mit einem anderen Gerät.

Staubkorn, Fremdkörper, Steinschlag: welche Lackbefunde am Fahrzeug ins Labor kommen

Oft gilt die Frage dem Einschluss. Ein Betrieb, der überwiegend für die Automobilindustrie arbeitet, hat Fremdkörpereinschlüsse unter Lackschichten zu klären; vermutet werden meist Staubkörner. Bei einer Vorführung wurden solche Einschlüsse mit einem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX-7000 aufgenommen. Hinter dem Einschluss steht in der Regel die Frage nach der Herkunft: Staub aus der Umgebung, Sprühnebel oder ein Partikel, das schon auf dem Untergrund lag.

In einer anderen Fertigung kommen die Lackbefunde aus zwei Richtungen. Ein Bereich prüft Verunreinigungen im Lack fertiger Karosserien, ein zweiter bewertet den Lack nach Steinschlagprüfungen. Für diese Aufgaben wurde bei einer Vorführung ein Digitalmikroskop der Modellreihe VHX-X1 gezeigt; die Aufgaben verteilen sich dort auf mehrere Abteilungen. Nach der Steinschlagprüfung ist das Schadbild selbst das Ergebnis. Es lohnt sich, es so zu dokumentieren, dass sich Muster mit unterschiedlichem Lackaufbau nebeneinanderlegen lassen.

Am Anfang steht in der Regel die Dokumentation. Zuerst wird festgehalten, wo der Befund liegt und wie er aussieht, erst danach wird entschieden, ob das Teil geschnitten werden muss.

Für einen Einschluss im Lack gehören dazu einige Angaben, die später die Ursachensuche tragen: die Lage am Teil, also waagerechte oder senkrechte Fläche, Kante oder Mitte, die Schicht, in der er sitzt, soweit sie von oben zu erkennen ist, Form und Größe sowie ein Übersichtsbild neben der Detailaufnahme. Häufen sich Einschlüsse an einer Stelle der Karosserie oder an einer Teilegruppe, ist das schon ein Hinweis für die Lackiererei, auch bevor das Material bestimmt ist.

Karosserie und Anbauteil am Stück: Einschlüsse im glänzenden Lack finden

Eine Karosserie passt auf keinen Mikroskoptisch, und ein lackiertes Anbauteil soll oft nicht zerschnitten werden, solange die Ursache offen ist. Die Anwendungsbeispiele von KEYENCE für die Automobilindustrie beschreiben, dass eine lackierte Oberfläche der Karosserie präzise untersucht werden kann und sich Fremdkörper im Lack schnell auffinden lassen.

Für große Objekte nennt ein technischer Leitfaden zum Digitalmikroskop zwei Arbeitsweisen: Die Kamera mit Objektiv wird in der Hand gehalten oder an einem Stativ befestigt, sodass das Objekt dort betrachtet wird, wo es liegt.

An der Karosserie kommt eine praktische Frage hinzu. Ein Befund auf dem Dach oder der Motorhaube wird anders erreicht als einer an einer senkrechten Tür oder in einem Falz. Wer die Kamera in der Hand führt, markiert die Stelle, damit Übersicht und Detail später sicher derselben Position zugeordnet werden.

Klarlack und Decklack spiegeln, und der Reflex des Lichts liegt gern genau über dem Einschluss. Für solche Flächen beschreibt der Katalog der Modellreihe VHX-X1 eine Ringreflexionsminimierung, die Reflexionen der Ringbeleuchtung auf Knopfdruck entfernt, sowie eine HDR-Aufnahme für Bilder mit hohem Kontrast.

Für die Planung lohnt eine Entscheidung vorab: Wird der Befund am ganzen Teil, an einem herausgetrennten Stück oder an einem eigens lackierten Prüfblech untersucht? Davon hängen Aufbau, Beleuchtung und Vergrößerung ab, und es bestimmt, ob sich Bilder verschiedener Muster später vergleichen lassen.

Lackaufbau an lackierten Kunststoffteilen und Sensoren als Bild belegen

Bei lackierten Kunststoffteilen ist oft der Aufbau selbst die Frage. Bei einer Vorführung an Mustern lackierter Einparksensoren ging es um Topographie, Partikel und die Lackschicht im Querschnitt, betrachtet mit einem Digitalmikroskop.

Ein Spritzgießer, der Innen- und Außenteile für Fahrzeuge fertigt und teilweise lackiert, arbeitet mit einer vom Fahrzeughersteller vorgeschriebenen Lackschichtdicke. Ein Schichtdickenwert sagt, wie dick der Lack ist, aber nicht, wie die Schichten aussehen. Die Bilder lässt der Betrieb bisher extern mit einem Digitalmikroskop erstellen, darunter punktuell 3D-Aufnahmen des Lacks und Aufnahmen von Fehlstellen. Eine Anfrage aus einem weiteren Betrieb betrifft Mikrotomschnitte von Lack auf Trägermaterial. An ihnen sollen Lackaufbau, Unregelmäßigkeiten und Verunreinigungen sichtbar werden.

Die Anwendungsbeispiele für die Automobilindustrie zeigen am Stoßfänger, dass die Dicke von Beschichtungen per Klick auf dem Bildschirm gemessen werden kann. Für die Lackfrage am Kunststoffteil zählt daneben das Bild: Welche Schicht folgt auf welche, wo sitzt ein Partikel, wo ist eine Schicht unterbrochen? Ein Einschluss an der Oberfläche lässt sich häufig am Teil selbst beurteilen, die Reihenfolge der Schichten zeigt erst der Schnitt.

Die Vorgabe des Fahrzeugherstellers bleibt dabei der Rahmen, in dem der Betrieb arbeitet. Ob ein bestimmter Aufbau ihr entspricht, beurteilt der Betrieb selbst; das Bild gibt ihm die Grundlage, Schichtfolge und Fehlstelle mit Kunde und Lackiererei zu besprechen.

Welligkeit, Schleif- und Polierbild: die Lackoberfläche in 3D bewerten

Nicht jeder Lackbefund ist ein Einschluss. Manche Fragen betreffen die Oberfläche als Ganzes. Eine Lackiererei fragt nach der Bewertung von Lack auf Freiformflächen: Welligkeit des Decklacks an geschnittenen Stücken, Defekte im Lack und die Rauheit des Karosserieblechs darunter. Die Anfrage gilt einem 3D-Profilometer der Modellreihe VR-6000. Messübungen zu dieser Modellreihe zeigen, wie die Welligkeit über eine farbliche Höhendarstellung sichtbar wird und wie sie sich mit einem Cut-off-Filter von der Rauheit trennen lässt. Dass Blech und Decklack in derselben Anfrage stehen, hat einen einfachen Grund: Was das Blech an Struktur mitbringt, kann sich im Lack wiederfinden. Werden beide am selben Teil erfasst, lässt sich ein Befund eher dem richtigen Schritt zuordnen.

Ein Forschungsbereich fragte nach Welligkeit, Rauheit und Profilschnitten an rauen und glänzenden Lackmustern von rund 15 Zentimetern Kantenlänge, ebenfalls mit dem Profilometer.

Dichter getaktet ist eine Anfrage zum Schleifbild. Auf lackierten Blechen soll das Bild verschiedener Polierpapiere ausgewertet werden, mit mehreren hundert Messungen am Tag; die Bleche könnten dafür im Format angepasst werden. Die Anfrage richtet sich auf ein 3D Laserscanning-Mikroskop der Modellreihe VK-X3000. Ein technischer Leitfaden zu den 3D Laserscanning-Mikroskopen von KEYENCE zeigt die Oberfläche einer Lackierung als Anwendungsbild.

Rauheitskennwerte und die Wahl zwischen den Messverfahren behandeln die Beiträge zur berührungslosen Rauheitsmessung. Am Fahrzeuglack wird die Oberfläche als Lackfrage gestellt. Sieht man dem Decklack die Welligkeit an, und welches Papier hinterlässt welches Bild?

Farbton nachstellen: Pigment- und Effektpartikel mit dem Original vergleichen

Ein Farblabor für Reparaturlacke mischt Farbtöne für Automobilkunden nach. Bei einer Vorführung ging es dort um die Betrachtung von Lackpartikeln unter dem Digitalmikroskop. Die Idee dahinter: Soll und Ist direkt am Bild vergleichen und an den sichtbaren Partikeln die passende Mischung festlegen. Den Farbwert misst das Labor weiter mit einem anderen Gerät. Das Mikroskop liefert das Bild der Partikel, nicht die Farbmetrik.

Bei Metallic-Lackierungen kommt die Lage der Effektpartikel hinzu. Für diesen Fall führen Anwendungsbeispiele zum 3D Laserscanning-Mikroskop die Messung des Neigungswinkels von Aluflocken auf.

Für den Vergleich am Bild gilt eine einfache Regel. Original und Nachmischung werden unter gleicher Beleuchtung und gleicher Vergrößerung aufgenommen, sonst zeigt der Unterschied eher die Aufnahme als den Lack.

Häufige Fragen

F Lässt sich ein Einschluss im Lack untersuchen, ohne das Teil zu zerschneiden?

In vielen Fällen ja. Die Anwendungsbeispiele von KEYENCE für die Automobilindustrie beschreiben, dass Fremdkörper im Lack einer Karosserie schnell aufgefunden werden. Für große Objekte lässt sich die Kamera des Digitalmikroskops in der Hand halten oder an einem Stativ befestigen. Die Reihenfolge der Schichten über dem Einschluss zeigt dagegen erst ein Schnitt.

F Wie wird der Lackaufbau an einem lackierten Kunststoffteil sichtbar?

Im Querschnitt oder im Mikrotomschnitt, aufgenommen mit einem Digitalmikroskop. In dokumentierten Anwendungen geht es um lackierte Einparksensoren sowie um Innen- und Außenteile, bei denen der Fahrzeughersteller die Lackschicht vorgibt. Das Bild zeigt Schichtfolge, Partikel und Unterbrechungen, die ein reiner Dickenwert nicht zeigt.

F Kann man die Welligkeit eines Decklacks messen?

Messübungen zum 3D-Profilometer der Modellreihe VR-6000 zeigen die Welligkeit als farbliche Höhendarstellung und trennen sie per Cut-off-Filter von der Rauheit. In einer dokumentierten Anfrage soll sie an geschnittenen Stücken von Freiformflächen bewertet werden. Wie groß die Stücke sein dürfen und wie sie vorbereitet werden, klärt man vorab mit eigenen Mustern.

F Was bringt ein Mikroskop beim Nachstellen eines Farbtons?

Es zeigt die Partikel im Lack und erlaubt den Vergleich mit dem Original am Bild. An den sichtbaren Partikeln lässt sich die Mischung festlegen. Den Farbwert selbst misst ein anderes Gerät.

F Stören Spiegelungen auf Klarlack die Aufnahme?

Sie können den Befund überdecken. Der Katalog der Modellreihe VHX-X1 beschreibt dafür eine Ringreflexionsminimierung, die Reflexionen der Ringbeleuchtung auf Knopfdruck entfernt, und eine HDR-Aufnahme für Bilder mit hohem Kontrast. Ob das für einen bestimmten Lack reicht, zeigt ein Test an einem eigenen Muster.

F Wie wird ein Schadbild nach der Steinschlagprüfung festgehalten?

Als Bild des geprüften Musters, das neben die Bilder anderer Lackaufbauten gelegt werden kann. In einer dokumentierten Anwendung bewertet ein eigener Bereich den Lack nach Steinschlagprüfungen; dort wurde bei einer Vorführung ein Digitalmikroskop gezeigt. Gleiche Beleuchtung, Vergrößerung und Bildausschnitt machen die Muster vergleichbar.

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