Sonnensimulation – Das Prüflabor bringt Licht ins Dunkel!
Im Automotivbereich gibt es durch den weltweiten Einsatz der Fahrzeuge spezielle Normanforderungen. Durch den gestiegenen Bedarf an schnell verfügbaren Ergebnissen in diesem Bereich hat das AUCOTEAM-Prüflabor sein Prüfspektrum durch die Anschaffung einer neuen Sonnensimulationskammer erweitert.
Komponenten aus allen Bereichen sind durch äußere Witterungseinflüsse wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Sonnenstrahlung teils hohen Belastungen ausgesetzt. Im Zusammenspiel von Temperatur und UV-Strahlung finden gravierende Veränderungen der Materialeigenschaften – Farbe, Oberfläche, Sprödigkeit – statt. So kann beispielsweise im Sommer bei direkter Sonneneinstrahlung ein Armaturenbrett hinter der Windschutzscheibe Oberflächentemperaturen von über 80° C annehmen.
Die Anforderungen an die der Witterung ausgesetzten Komponenten sind sehr hoch. So müssen beispielsweise sämtliche Karosserieanbauteile sowie Komponenten im Interieur eines Kraftfahrzeuges auf ihre Beständigkeit geprüft werden.
In der Vergangenheit ließen sich derartige Prüfungen nur unter Freibewitterung durch zwei Jahre Lagerung in Arizona oder an der Ostsee auf dem Darß realisieren. Die Sonnensimulationsprüfung im Labor, bei der genau definierte Prüfzyklen durchfahren werden, ermöglicht die Reproduzierbarkeit der Prüfung und führt schneller zum Ergebnis.
AUCOTEAM führt Sonnensimulationsprüfungen seit vielen Jahren durch. Mit der neuen Sonnensimulationsprüfkammer kann das akkreditierte Prüflabor Alterungsverhalten beispielsweise von Kfz-Bauteilen für Indoor- und Outdoor-Anwendungen u.a. nach DIN 75220 normgerecht simulieren. Diese Prüfungen sind auch Bestandteil der Liefervorschrift 124 (LV 124) der deutschen Automobilbauer Audi, BMW, Mercedes-Benz, Porsche und Volkswagen. Auch die Anforderungen vieler anderer Normen und Standards (z.B. MIL-STD) sind umsetzbar.
Bei den Prüfungen im Automotivbereich werden klassische Komponenten wie Spiegel, Spiegeldichtungen, Stoßfänger, Scheinwerfer, Rückleuchten, Antennen getestet. Zunehmend steigt der Bedarf aber auch bei neuartigen Komponenten aus der Elektromobilität oder dem autonomen Fahren. Dazu zählen Ladedosen, Ladekabel sowie innovative Bauelemente (Kamera, Radar, Leuchtdioden, Car-to-Car-Kommunikation). Dabei werden Eigenschaften von Bauteiländerungen wie Form, Farbe, Glanz, Haptik und Festigkeit (Rissbildung, Versprödung) beurteilt.
Weiterhin sind Funktionalität und Betriebsverhalten einer Komponente entscheidende Faktoren.
Geltende Normen
- IEC 60068-2-1, Test A
- IEC 60068-2-2, Test B
- IEC 60068-2-14, Test Nb
- IEC 60068-2-67
- IEC 60068-2-78
- MIL-STD-810
- DIN 75220
- PV 1211
- PR 306.4
Eckdaten zur Sonnensimulationsprüfkammer
Die Sonnensimulationsprüfkammer „SunEvent SUN/600“ der Fa. WEISS Umwelttechnik hat ein Volumen von 600 Litern. Der Temperaturbereich der Prüfkammer beträgt -30°C bis +100°C. Als Leuchtmittel kommt eine optimierte HMI Halogen-Metalldampflampe der Firma Osram aus Berlin, häufig auch als Metallhalogenidstrahler bezeichnet, zum Einsatz. Für die verschiedenen spektralen Strahlungsverteilungen für In- und Outdoor werden entsprechende Filterscheiben vor die Lichtquelle gesetzt. Das sichtbare Lichtspektrum beschränkt sich auf einen Bereich von etwa 390 – 780 nm. Hinzu kommt der ultraviolette Bereich, der vom sichtbaren Bereich bis zu 100 nm reicht. Oberhalb des sichtbaren Bereichs befindet sich der Infrarotbereich bis hin zu den Mikrowellen und Radiowellen. Die Bestrahlungsstärke, die mit einem Hochtemperatur-Pyranometer der Fa. Kipp & Zonen geregelt wird, beträgt für Outdoor-Prüfungen 1000 W/m2 und für Indoor-Prüfungen 830 W/m2. Ein Schwarzstandard-Temperatursensor misst währenddessen die Oberflächentemperatur, die sich aus der Umgebungs- bzw. aus der Prüfraumtemperatur sowie aus der Temperatur auf einer schwarzen Oberfläche, erzeugt durch Infrarot-Strahlung, zusammensetzt. Durch die oben auf der Klimakammer angebrachte Beleuchtungseinheit können die Prüflinge liegend in die Kammer eingebracht werden. Es ist keine aufwändige Montage auf einer vertikalen Ebene notwendig.
Sonnensimulationsprüfkammer
Hochtemperatur-Pyranometer
Schwarzstandard-Temperatursensor
Auswertung und Farbechtheitsprüfung
Zur abschließenden Auswertung werden bereits vor Start Bereiche mit einem lichtundurchlässigen Material abgeklebt, um eine „scharfe Kante“ (beansprucht/nicht beansprucht) zur direkten Gegenüberstellung und Auswertung zu erzeugen. Zusätzlich erfolgt die Bewertung von Farbänderungen mittels Graumaßstab nach DIN EN 20105-A02. Dies ist ein in der Praxis gängiges Verfahren, welches unter Normlicht D65 durchgeführt wird. Zu diesem Zweck hat das Prüflabor das Equipment um einen 9-stufigen Graumaßstab (inkl. Halbstufen) der Deutschen Echtheitskommission und eine Lichtkabine der Fa. JUST-Normlicht erweitert.
In der Lichtkabine können folgende fünf Norm-Lichtarten erzeugt werden:
Bei der Bewertung mit dem Graumaßstab werden die unbeanspruchte Referenzprobe und die beanspruchte Probe nebeneinander gelegt und in gleicher Weise ausgerichtet. Die Farbänderungen dieser beiden Proben werden mit dem Graumaßstab verglichen und entsprechend dokumentiert.
Marijan Custic, Steven Münow
