TY - THES

T1 - Untersuchung des Einflusses der chemischen Zusammensetzung von Polymer-basierten Beschichtungen auf Oberflächen- und Materialparameter und deren taktile Wirkung

AU - Grießer, Michael

N1 - gesperrt bis 13-02-2028

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Viele Industriezweige beschäftigen sich mit der Entwicklung von maßgeschneiderten Oberflächen für spezielle Produktanwendungen. Insbesondere betrifft das die Beschichtungen von Autointerieurteilen wie z.B. der Innenverkleidung, aber auch Platten in der Möbelindustrie. Die taktile Wirkung dieser Oberflächen trägt dabei maßgeblich zur Einordnung und Bewertung von deren Qualität bei. Vor allem für Lacke und Beschichtungen ist die chemische Zusammensetzung entscheidend für die resultierenden Oberflächeneigenschaften. Für ein besseres Verständnis der Zusammenhänge sind daher gezielte Analysen der wichtigsten Parameter erforderlich. Das Thema dieser Masterarbeit war die Untersuchung relevanter Oberflächen- und Materialeigenschaften und deren Auswirkung auf die taktile Wahrnehmung und das Reibverhalten zwischen einem menschlichen Finger und einer Oberfläche. Die Forschungsarbeit erfolgte hierbei im Rahmen des strategischen PCCL COMET-Projekts ¿Engineering and full characterization of polymer based haptic materials¿. Der erste Teil bestand aus der Durchführung und Auswertung von experimentellen Versuchen mit ausgewählten Polymer-basierten UV-Beschichtungen an einem speziell entwickelten Messstand, welcher eine Messung der tribologischen Parameter, wie z.B. dem Reibkoeffizient µ, sowie der mechanischen Schwingungen bei dynamischen Kontakt zwischen einem menschlichen Finger und der Probenoberfläche ermöglicht. Ein weiteres Augenmerk lag auf der Charakterisierung der Proben hinsichtlich physikalischer Oberflächeneigenschaften, wie z.B. Oberflächenhärte, -topographie und -energie. Zudem wurden die ausgewählten Beschichtungen im Rahmen von kleinen Personenbefragungen (Experience Studies) nach bestimmten Wahrnehmungskriterien bewertet. Die Ergebnisse zeigten einen klaren Zusammenhang zwischen den gemessenen physikalischen Parametern und der taktilen Wahrnehmung. Dabei konnten wichtige Einblicke hinsichtlich des Kontakt- und Reibverhaltens eines menschlichen Fingers und dem Einfluss der physikalischen Oberflächenparameter des Gegenkörpers gewonnen werden. Vor allem die Oberflächenhärte der untersuchten Probenbeschichtungen hatte signifikanten Einfluss auf die taktile Reibung. Darüber hinaus wurde im Zuge der Experimente eine verbesserte Messmethodik angewandt, welche den Einfluss von Hautfeuchtigkeit auf die Messung der dynamischen Reibung deutlich minimierte. Durch Korrelation aller Parameter konnten zudem die wesentlichen psychophysikalischen Wahrnehmungsdimensionen Reibung und Rauigkeit identifiziert werden, welche den vorliegenden Probensatz ausreichend genau erfassen und beschreiben. Die dabei gewonnen Erkenntnisse sollen zur künftigen Entwicklung einer Methodik beitragen, mit der es möglich ist, die taktile Wirkung solcher Beschichtungen anhand deren Materialparameter vorherzusagen zu können und diese entsprechend einem geforderten taktilen Eigenschaftsprofil zu optimieren.

AB - Viele Industriezweige beschäftigen sich mit der Entwicklung von maßgeschneiderten Oberflächen für spezielle Produktanwendungen. Insbesondere betrifft das die Beschichtungen von Autointerieurteilen wie z.B. der Innenverkleidung, aber auch Platten in der Möbelindustrie. Die taktile Wirkung dieser Oberflächen trägt dabei maßgeblich zur Einordnung und Bewertung von deren Qualität bei. Vor allem für Lacke und Beschichtungen ist die chemische Zusammensetzung entscheidend für die resultierenden Oberflächeneigenschaften. Für ein besseres Verständnis der Zusammenhänge sind daher gezielte Analysen der wichtigsten Parameter erforderlich. Das Thema dieser Masterarbeit war die Untersuchung relevanter Oberflächen- und Materialeigenschaften und deren Auswirkung auf die taktile Wahrnehmung und das Reibverhalten zwischen einem menschlichen Finger und einer Oberfläche. Die Forschungsarbeit erfolgte hierbei im Rahmen des strategischen PCCL COMET-Projekts ¿Engineering and full characterization of polymer based haptic materials¿. Der erste Teil bestand aus der Durchführung und Auswertung von experimentellen Versuchen mit ausgewählten Polymer-basierten UV-Beschichtungen an einem speziell entwickelten Messstand, welcher eine Messung der tribologischen Parameter, wie z.B. dem Reibkoeffizient µ, sowie der mechanischen Schwingungen bei dynamischen Kontakt zwischen einem menschlichen Finger und der Probenoberfläche ermöglicht. Ein weiteres Augenmerk lag auf der Charakterisierung der Proben hinsichtlich physikalischer Oberflächeneigenschaften, wie z.B. Oberflächenhärte, -topographie und -energie. Zudem wurden die ausgewählten Beschichtungen im Rahmen von kleinen Personenbefragungen (Experience Studies) nach bestimmten Wahrnehmungskriterien bewertet. Die Ergebnisse zeigten einen klaren Zusammenhang zwischen den gemessenen physikalischen Parametern und der taktilen Wahrnehmung. Dabei konnten wichtige Einblicke hinsichtlich des Kontakt- und Reibverhaltens eines menschlichen Fingers und dem Einfluss der physikalischen Oberflächenparameter des Gegenkörpers gewonnen werden. Vor allem die Oberflächenhärte der untersuchten Probenbeschichtungen hatte signifikanten Einfluss auf die taktile Reibung. Darüber hinaus wurde im Zuge der Experimente eine verbesserte Messmethodik angewandt, welche den Einfluss von Hautfeuchtigkeit auf die Messung der dynamischen Reibung deutlich minimierte. Durch Korrelation aller Parameter konnten zudem die wesentlichen psychophysikalischen Wahrnehmungsdimensionen Reibung und Rauigkeit identifiziert werden, welche den vorliegenden Probensatz ausreichend genau erfassen und beschreiben. Die dabei gewonnen Erkenntnisse sollen zur künftigen Entwicklung einer Methodik beitragen, mit der es möglich ist, die taktile Wirkung solcher Beschichtungen anhand deren Materialparameter vorherzusagen zu können und diese entsprechend einem geforderten taktilen Eigenschaftsprofil zu optimieren.

KW - Haptics

KW - Tactile friction

KW - Polymer coatings

KW - Physical surface parameters

KW - Experience studies

KW - Haptik

KW - Taktile Reibung

KW - Polymerbeschichtungen

KW - Physikalische Oberflächenparameter

KW - Experience Studies

M3 - Masterarbeit

ER -