Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM

Bewitterungsprüfung für die Industrie

Alterung, UV- und Witterungsbeständigkeit von Werkstoffen und Beschichtungen normgerecht prüfen

Bewitterungsprüfungen schaffen die Grundlage, um die Widerstandsfähigkeit von Materialien, Bauteilen und Oberflächen gegenüber natürlichen Umwelteinflüssen wie UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Frost und Temperaturwechseln zu beurteilen. Sie machen potenzielle Schwachstellen frühzeitig sichtbar, unterstützen die Qualifizierung von Werkstoffen für Innen- und Außenanwendungen und liefern belastbare Daten für Lebensdauerabschätzungen.

Das Fraunhofer IFAM führt künstliche Bewitterungsprüfungen in Xenon- und QUV-Bewitterungskammern durch. Ergänzt werden diese um natürliche Freibewitterungen an ausgewählten Expositionsstandorten. Geprüft werden unter anderem Kunststoffe, Metalle, Verbundwerkstoffe, Beschichtungen, Lacke und Klebstoffe, auf Wunsch auch unter zusätzlicher Druck- oder Zugbeanspruchung.

Wann brauche ich eine Bewitterungsprüfung?

Bewitterungsprüfungen sind in allen Phasen der Produktentwicklung relevant. Fehler werden früh aufgedeckt, Entwicklungsrisiken sinken und Freigabeprozesse werden abgesichert:

Anwendungsfall

Nutzen der Prüfung

Material- und Produktentwicklung

Auswahl geeigneter Werkstoffe, Beschichtungen, Lacke und Klebstoffe

Qualitätssicherung

Vergleich von Chargen, Rezepturen und Lieferanten

Freigabeprüfung

Nachweis von Anforderungen aus Normen und Lastenheften

Lebensdauerabschätzung

Einordnung des Alterungsverhaltens unter definierten und realen Bedingungen

Schadenanalyse

Klärung von Ursachen bei Reklamationen und Feldausfällen

Gutachten

Fundierte Bewertung für sachverständige Fragestellungen

 

Künstliche und natürliche Bewitterung im Vergleich

Ob eine künstliche Bewitterung, eine Freibewitterung oder die Kombination beider Verfahren sinnvoll ist, hängt von der Fragestellung, dem Werkstoff und dem vorgesehenen Einsatzort ab.

Prüfverfahren

Ziel

Vorteile

Künstliche Bewitterung

Beschleunigte Alterung unter definierten Laborbedingungen

Reproduzierbare Ergebnisse, kurze Prüfzeiten, gezielte Belastungszyklen

Natürliche Freibewitterung

Prüfung unter tatsächlichen Klima- und Witterungseinflüssen

Praxisnahe Langzeitergebnisse, Validierung von Laborergebnissen

Kombinierte Prüfung

Vergleich von Labor- und Realbedingungen

Fundierte Bewertung des Alterungsverhaltens

Künstliche Bewitterung mit Xenon und QUV

Am Fraunhofer IFAM kommen für künstliche Bewitterungsprüfungen unter anderem Xenon-Bewitterungskammern und QUV-Prüfgeräte zum Einsatz. Mit ihnen lassen sich Licht, UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Temperaturwechsel in definierten Zyklen simulieren.

Xenon-Bewitterung

Bei der Xenon-Bewitterung simulieren Xenonbogenlampen das natürliche Sonnenlicht über einen breiten Spektralbereich. Xenonprüfungen eignen sich daher besonders, wenn die Wirkung von Sonneneinstrahlung möglichst realitätsnah abgebildet werden soll, etwa bei Lacken, Beschichtungen, Kunststoffen, bedruckten Oberflächen und Composites.

QUV-Prüfung

Bei der QUV-Prüfung kommen fluoreszierende UV-Lampen zum Einsatz. Je nach Prüfanforderung können UV-A- oder UV-B-Lampen verwendet werden. In Kombination mit Kondensations- oder Beregnungsphasen lassen sich UV- und Feuchtebelastungen gezielt und beschleunigt untersuchen.

Wichtig ist: Ob Xenon oder QUV die passende Prüfmethode ist, lässt sich nicht pauschal beantworten. Die Auswahl richtet sich u.a. nach Material, Anwendungsfall, relevanten Schadensmechanismen sowie geltenden Normen oder Kundenspezifikationen. Das Fraunhofer IFAM unterstützt bei der Auswahl eines geeigneten Prüfverfahrens und entwickelt bei Bedarf ein individuelles Bewitterungskonzept.

Natürliche Freibewitterung unter realen Bedingungen

Bei der Freibewitterung werden Proben über definierte Zeiträume im Freien ausgelagert. Dadurch wirken reale Wetterbedingungen, jahreszeitliche Schwankungen und standortspezifische Klimafaktoren auf das Material ein.

Am Fraunhofer IFAM stehen unterschiedliche Bewitterungsstandorte mit charakteristischen Klimaprofilen zur Verfügung:

Standort

Klimaprofil

Typische Belastungen

Bremen

Stadtklima

Wechselnde Temperatur- und Feuchtebedingungen, Niederschlag, urbane Umwelteinflüsse

Helgoland

Meeresklima / Hochsee

Salzhaltige Luft, hohe Feuchte, Windbelastung, maritime Atmosphäre

Brocken

Gebirgsklima

Niedrige Temperaturen, hohe Feuchte, erhöhte UV-Exposition, starke Witterungseinflüsse

 

Die Auswahl des geeigneten Standorts richtet sich nach dem späteren Einsatzbereich des Produkts. Freibewitterungen sind besonders wertvoll, wenn reale Langzeitbeanspruchungen bewertet oder Ergebnisse aus beschleunigten Laborprüfungen abgesichert werden sollen. 

Welche Materialien und Produkte können geprüft werden?

Bewitterungsprüfungen am Fraunhofer IFAM sind für unterschiedliche Materialklassen und Anwendungen möglich, darunter:

  • Lacke und Beschichtungen
  • Klebstoffe, Dichtstoffe und Klebverbindungen
  • Kunststoffe und Polymere
  • Metalle und metallische Oberflächen
  • Faserverbund- und Verbundwerkstoffe
  • Bauteile für Innen- und Außenanwendungen

Ein besonderer Mehrwert liegt in der Kombination verschiedener Prüfkompetenzen. Neben der Bewitterung können beispielsweise Korrosionsprüfungen, Lackprüfungen, mechanische Beanspruchungen und Materialanalysen in ein Prüfkonzept einbezogen werden.

Auch Klebstoffe und Klebverbindungen lassen sich unter Umweltsimulationen sowie unter Druck- oder Zugbeanspruchung prüfen. Bei Bedarf kann eine weiterführende Analyse Aufschluss über Materialabbau und Degradation geben.

Welche Schäden werden bei einer Bewitterungsprüfung bewertet?

Welche Messungen und Bewertungen sinnvoll sind, hängt von der Prüfaufgabe ab. Mögliche Auswertungen umfassen:

  • Visuelle Inspektion und fotografische Dokumentation von Schadensbildern
  • Farb- und Glanzmessungen
  • Bewertung von Rissen, Kreidung, Blasenbildung oder Abplatzungen
  • Haftungs- und Festigkeitsprüfungen
  • Beurteilung von Korrosionserscheinungen
  • Analyse von Materialabbau und Degradation
  • Kundenspezifische Bewertungsverfahren

Prüfungen nach Norm oder individueller Spezifikation

Das Fraunhofer IFAM führt Bewitterungsprüfungen nach relevanten Normen, Lastenheften und kundenspezifischen Anforderungen durch. Dazu zählen unter anderem:

Norm / Standard

Inhalt

DIN EN ISO 4892-2

Kunststoffe – Künstliches Bestrahlen oder Bewittern in Geräten, Teil 2: Xenonbogenlampen

DIN EN ISO 16474-2

Beschichtungsstoffe – Künstliches Bestrahlen oder Bewittern in Geräten, Teil 2: Xenonbogenlampen

DIN EN IEC 60068-2-5

Umgebungseinflüsse – Teil 2-5: Prüfverfahren – Prüfung S: Nachgebildete Sonnenbestrahlung in Bodennähe und Leitfaden zur Sonnenstrahlung und Bewitterung

MIL-STD-810

Solar Radiation (Sunshine)

ASTM C1442

Standard Practice for Conducting Tests on Sealants Using Artificial Weathering Apparatus

ASTM D2565

Standard Practice for Xenon-Arc Exposure of Plastics Intended for Outdoor Applications

ASTM D3424

Standard Practice for Evaluating the Relative Lightfastness and Weatherability of Printed Matter

ASTM D4798

Standard Practice for Accelerated Weathering Test Conditions and Procedures for Bituminous Materials (Xenon-Arc Method)

ASTM D5071

Standard Practice for Exposure of Photodegradable Plastics in a Xenon Arc Apparatus

ASTM D6662

Standard Specification for Polyolefin-Based Plastic Lumber Decking Boards

ASTM G155

Standard Practice for Operating Xenon Arc Light Apparatus for Exposure of Non-Metallic Materials

GB/T 16422.2

Plastics - Methods of exposure to laboratory light sources - Part 2: Xenon-arc sources

 

Die konkrete Norm und der passende Prüfzyklus hängen von Produkt, Branche, Zielmarkt und Kundenanforderungen ab. Für einzelne Korrosions- und Lackprüfungen stehen am Institut akkreditierte Prüfleistungen zur Verfügung.

Typische Anwendungsfelder

  • Automobilindustrie und Automobilzulieferer, z.B. Außen- und Karosseriebauteile wie Stoßfänger, Tankklappen und Anbauteile sowie lackierte Oberflächen und Interieurkomponenten
  • Luftfahrt, z.B. Außenhaut, Lacke und Beschichtungen sowie Kunststoffe und Verbundwerkstoffe für den Außenbereich
  • Bauprodukte und Bauindustrie, z.B. Fassaden, Fassadenelemente und Beschichtungssysteme für den langfristigen EInsatz im Außenbereich
  • Werkstoff- und Oberflächenentwicklung, z.B. Entwicklung, Vergleich und Qualifizierung von Werkstoffen, Beschichtungen und Oberflächen hinsichtlich ihres Alterungs- und Bewitterungsverhaltens
  • Beschichtungs-, Lack- und Klebstoffhersteller, z.B. Prüfung und Vergleich von Lacken, Beschichtungen, Klebstoffen und Rohstoffen im Rahmen der Produktentwicklung und Qualitätssicherung
  • gutachterliche und sachverständige Fragestellungen, z.B. Bewertung von Alterungs- und Bewitterungsschäden sowie Unterstützung bei Reklamationen und Ursachenanalysen

Ihre Mehrwerte auf einen Blick

  • Beschleunigte Aussagen zum Alterungsverhalten
  • Reproduzierbare und vergleichbare Prüfergebnisse im Labor
  • Praxisnahe Erkenntnisse aus der Freibewitterung an charakteristischen Klimastandorten
  • Frühzeitige Erkennung kritischer Material- und Oberflächeneffekte
  • Absicherung von Entwicklungs- und Freigabeprozessen
  • Prüfungen nach relevanten Normen und Spezifikationen
  • Individuelle Anpassung an branchenspezifische Anforderungen
  • Bewitterung, Korrosionsprüfung, Lackprüfung, Klebtechnik, Oberflächentechnik und Analytik in einem Haus

Bewitterungsprüfung anfragen

Sie möchten die Witterungs- oder UV-Beständigkeit eines Materials bewerten lassen? Unsere Fachleute entwickeln gemeinsam mit Ihnen ein passendes Prüfkonzept. Teilen Sie uns bitte mit:

  • Werkstoff bzw. Beschichtungssystem
  • geplante Anwendung und Einsatzort
  • geforderte Norm oder Spezifikation, falls vorhanden
  • gewünschte Prüfdauer und Probenanzahl

Sie erhalten schnellstmöglich eine technische Einschätzung zum sinnvollen Prüfverfahren und ein Angebot.

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  • Ein Xenontest bildet das Sonnenspektrum breitbandiger nach und wird häufig für allgemeine Licht- und Bewitterungsbeständigkeitsprüfungen eingesetzt. QUV-Prüfungen nutzen fluoreszierende UV-Lampen und konzentrieren sich gezielt auf den UV-Bereich. Welches Verfahren geeignet ist, richtet sich nach dem erwarteten Schadensmechanismus, der Norm und dem Material.

  • Eine allgemeingültige Umrechnung gibt es nicht. Die Vergleichbarkeit hängt unter anderem von Material, Prüfzyklus, Standortklima, Ausrichtung der Probe und dem bewerteten Schadensbild ab. Eine künstliche Bewitterung kann Alterung beschleunigen, ersetzt aber nicht pauschal eine bestimmte Dauer der Freibewitterung.

  • Sie helfen, Schwachstellen vor dem Einsatz eines Produkts zu erkennen. Unternehmen können damit Entwicklungsrisiken reduzieren, Materialvarianten vergleichen, Qualitätsanforderungen absichern und Reklamationen vorbeugen.

  • Die Prüfdauer variiert stark. Künstliche Prüfungen können – abhängig von Norm, Prüfzyklus und Zielsetzung – von einigen Tagen bis zu mehreren tausend Stunden dauern. Natürliche Freibewitterungen erstrecken sich in der Regel über Monate oder Jahre.

  • Die Kosten richten sich unter anderem nach Prüfverfahren, Anzahl der Proben, Prüfdauer, erforderlichen Messungen und Auswertungen. Für eine belastbare Kalkulation wird die Prüfaufgabe vorab gemeinsam definiert.