Aktuelles rund um die Automobil-Lackierung
Die DFO Automobiltagung fand in diesem Jahr rein virtuell statt. Auf dem Programm stand eine vielfältige Themenauswahl rund um das Thema Automobil und Oberflächentechnik. Den Einführungsvortrag hielt Professor Dr. Marco Huber vom FAG Institut für Produktionstechnik und Automatisierung des IPA - er beschäftigte sich mit kognitiven Produktionssystemen und dem maschinellen Lernen in der Produktion. Eine Befragung unter Industrieunternehmen zu dem Thema zeigt, dass bisher 86 Prozent keine künstliche Intelligenz im Kontext der Industrie 4.0 einsetzen, demgegenüber halten es aber fast 50 Prozent für wahrscheinlich oder sogar sehr wahrscheinlich das künstliche Intelligenz bestehende Geschäftsmodell disruptiv verändern wird. Maschinelles Lernen ist immer dann besonders sinnvoll, wenn Ursachen- und Wirkzusammenhänge analytisch nur schwer beschreibbar oder auch nicht bekannt sind. In der Konsequenz ist gerade die Oberflächentechnik ein vielversprechendes Anwendungsgebiet für maschinelles Lernen. Außerdem lieferte Prof. Huber einige praktische Anwendungsbeispiele, in denen es durch oder durch eine Verbesserung der künstlichen Intelligenz gelang, Probleme bei der Qualitätskontrolle zu lösen. Auch zeigte er Anwendungspotenziale von KI für Lackieranlagen auf, um den Anlagenführer durch künstliche Intelligenz dabei zu unterstützen, schneller und mit weniger Versuchsaufwand die optimalen Lackierparameter zu finden.
Wasserbasierter Klarlack
Ein sehr interessantes Thema brachte Axel Nagel von PPG auf den Tisch: wasserbasierende Klarlack. Hierbei ging er sowohl auf den aktuellen Stand der Technik, aber auch auf die Entwicklungsperspektiven in Bezug auf die notwendige Lackchemie ein. Grundsätzlich sind bisher Wasserbasis Klarlack im Bereich der Härte, der Kratzfestigkeit der chemischen Beständigkeit und der Verarbeitbarkeit nicht auf dem Niveau von Lösemittel basiertem Klarlack. Allerdings haben si zur Verfügung stehenden Materialien über die letzten Jahre verbessert, sodass sich hier die Erfolgsaussichten, wasserbasierte Klaracke in den Eigenschaften weiter entwickeln zu können, verbessert haben. Insbesondere die Vorzüge eines wasserbasierten Klarlackes könnten eine wichtige Triebfeder sein: abgesehen von der VOC- Einsparung könnte der Zwischentrocknungsschritt zwischen Basislack und Klarlack entweder entfallen oder zumindest wesentlich kürzer und mit weniger Temperatur ablaufen. Noch dazu könnten auch temperatursensible Kunststoffteile mit in der Linie lackiert werden, was erhebliche Vorteile im Bereich der Logistik und der Minimierung von Farbdifferenzen an einer Karosserie bringen würde.
Niedrigtemperatur Klarlacke
Sven Müller, ebenfalls von PPG, referierte über Niedrigtemperatur Klarlacke, die die Anforderung der Automobilhersteller erfüllen. Während Standard-Klarlacke bei etwa 140 Grad Celsius für 30 Minuten aushärten müssen, ist es eine Herausforderung, einen 2K-Klarlack zu entwickeln, der bereits bei unter 120 Grad vernetzt und trotzdem vor allem im Bereich der Kratzfestigkeit, aber auch bezüglich der Chemikalienresistenz die geforderten Eigenschaften bringt. Immerhin 30 Prozent der Energiemenge, die in einer Lackierlinie verbraucht wird, konsumieren Öfen im Zusammenhang mit Trocknungsprozessen und kommen damit in der Rangfolge direkt nach den Lackierkabinen. Ähnlich wie beim Wasserbasis-Klarlack würden auch hier niedrigere Einbrenntemperaturen es ermöglichen, Karosserien und Kunststoffteile in einem Durchlauf zu Beschichten - mit allen daraus resultierenden Vorteilen.
Dr. Oliver Tiedje vom Fraunhofer IPA beschäftigte sich mit dem Thema Lacktropfen Aufprall. Insbesondere zeigten die Untersuchungen, dass in Lacktropfen eingeschlossene Luftblasen, die beim Aufprall nicht das Substrat erreichen, recht schnell entweichen und die Wahrscheinlichkeit der späteren Ausbildung von Lackierfehlern deutlich geringer ist, als wenn sie das Substrat erreichen und dort durch die Oberflächenspannung festgehalten werden - häufig lösen sich solche Luftblasen erst im Trockner wieder vom Substrat. Hierzu finden Sie auch einen ausführlichen Beitrag in der September Ausgabe des Magazins für Oberflächentechnik oder gleich hier online.
Dr. Tiedje präsentierte außerdem anschließend in einem weiteren Vortrag das neue Projekt, Moela, bei dem es darum geht, das Aufladungsverhalten von Lackfilmen an der Glocke eines Hochrotationszerstäubers besser zu verstehen. Dabei sollen sowohl die Effekte der Betriebsparameter auf die Filmauflagen an der Glocke, die Effekte der Eigenschaften des Lackmaterials sowie der Ionenstrom bei der Kontaktaufladung in Abhängigkeit der Glockengeometrie sowie eine Vorhersage der Filmaufladung an der Glocke und des Ladungstransportes vom Film zum Tröpfchen erarbeitet werden. Nicht zuletzt soll der Einfluss von Verschmutzungen des Zerstäubers bestimmt werden. Das Vorhaben läuft noch bis zum 30. November 2023 am IPA sowie an der Hochschule Esslingen und wird durch den BMWi gefördert.
Alternative zum klassischen Molch
Sebastian Salze von Sames Kremlin stellte eine neue Farbwechseltechnologie vor, die im Vergleich zu konventionellen Molchsystemen sowohl die Farbwechselzeiten reduzieren, aber auch den Lackverlust um mehr als die Hälfte senken sollen. Noch dazu verspricht Sames eine deutliche Reduktion des Wartungsaufwandes und der Schlauchleitungen, da der neue zylindrische Trennkörper im Gegensatz zu einem klassischen Molch die Schlauchwandung nicht berührt und somit auch kein Verschleiß entsteht. Lesen Sie mehr zu diesem Thema in der September Ausgabe der mo oder gleich hier online.
Die Senkung von VOC-Emissionen bei der Abluftreinigung von Dämpfen aus Lackierkabinen und Trocknern im Umfeld der Lackierung war Thema eines Vortrages von Rico Herm. Er zeigte das hohe Einsparpotenzial auch bei integrierten Lackierprozessen mit Basislack auf Wasserbasis. Insbesondere durch die Aufkonzentration und Nachverbrennung im Bereich Basislack, Zwischentrocknung und natürlich Klarlack lässt sich mit modernen Aufbereitungstechnologien die VOC-Anteile in der Abluft um bis zu 95 Prozent reduzieren.
Radartaugliche Beschichtungen
Dr. Neil Murphy von Axalta Coatings referierte über Radar-taugliche Beschichtungen im Bereich der Außenhaut von Fahrzeugen. Zuallererst machte an Sicherheitsbetrachtungen deutlich, welchen Einfluss Beschichtungen auf die Präzision von Sensoren haben können, die für Fahrassistenzsysteme eingesetzt werden. Hierfür gilt es zunächst zu erkennen, wie ein 77 Gigahertz Radarstrahl mit Beschichtungen interagiert und wodurch Signalverluste entstehen. Großen Einfluss hat das Substratmaterial, aber auch die Wandstärken sowie die Dicke und Art einer Beschichtung. Grundsätzlich gilt, je höher die Transmissionsrate, desto sicherer arbeitet das Sensorsystem. Festzuhalten ist, dass hier ungünstige Konstellationen sehr schnell die Präzision eines solchen Sensors damit die Verkehrssicherheit von Assistenzsystemen einschränken können. In diesem Zusammenhang ist es notwendig, sich mit der Optimierung der Substratdicken, aber auch der Schichtdicken sowie der Lackbestandteile zu beschäftigen. Insbesondere eine hohe Leitfähigkeit von Beschichtungen reduziert die Transmissionsrate. Insgesamt schafft das autonome Fahren damit im Bereich der Oberflächentechnik völlig neue und sehr anspruchsvolle Aufgabenstellungen.
Dr. Dirk Meyerhoff von BASF trug zu dem Thema einen auf der Deflectometry basierendes Messverfahren zur Beurteilung von Vorlauf/Appearance bzw. von Läufern während des Trocken- und Einbrennprozess ist vor. Insbesondere zeigten Messungen, dass eine intensive Luftströmung beim Trocknen ähnlich wie ein Wind bei Wasser zu einer ungleichmäßigeren Oberfläche führt. Deshalb ist ein indirekte Anströmung von zu trocknen Bauteilen stets vorteilhaft. Um solche Effekte besser quantifizieren zu können, wurde das OpiMA2 Messverfahren entwickelt, das Appearance-Werte, die mit klassischen Kriterien wie Longwave und Shortwave korrespondieren. Der besondere Vorteil, die Messungen können schon zwei Minuten nach der Beendigung der Applikation starten und erlauben eine Prognose, wie das Ergebnis nach der Trocknung aussehen wird.
Neues Ofenkonzept bei Skoda
Eine Premiere stellte Ales Prochazka mit dem Ecoincure-Ofen von Dürr bei Skoda vor. Das Besondere an diesem offen Konzert ist, dass durch entsprechende Düsen die Karosserien vom Innenraum her aufgewärmt werden um die Appearance im Außenbereich zu verbessern. Die Erfahrungen bei Skoda zeigen, dass die Karosserien sehr gleichförmig getrocknet werden und dass vor allem keine besonders großen Temperaturunterschiede zwischen massiven und leichteren Karosserieteilen entstehen. Noch dazu liegt Lufttemperatur nahe bei der Oberflächentemperatur, sodass es zu keiner Überhitzung kommt, sollte das Fördersystem stoppen. Insbesondere im Zusammenhang mit den strukturellen Eigenheiten im Bereich elektrisch angetriebener Fahrzeuge zeigt der EcoInCure Ofen ein deutlich besseres Aufheizverhalten gegenüber einem konventionellen Ofen. Im Endeffekt bewertet Prochazka die Auswahl des EcoInCure Ofens als richtige Wahl, vor allem die Ofenkurve und damit die Trocknungsergebnisse haben die hohen Erwartungen erfüllt. Allerdings wird die neue Ofentechnik in einigen Bereichen auch zu einer höheren Komplexität, zum Beispiel was die Fördertechnik angeht.
Dr. Pavel Svejda von Dürr berichtete von dem umfangreichen Umbau der Lackiererei bei Opel in Eisenach, um die Lackiererei auf den Grandland und den integrierten Lackierprozess vorzubereiten. Gleichzeitig wurde die Innenlackierung automatisiert. Dabei wurde möglichst viel an bestehender Anlagentechnik weiterverwendet. Hierzu finden Sie einen ausführlichen Beitrag in der September Ausgabe des Magazins Oberflächentechnik oder gleich hier online.
Revolutionäres KTL Konzept
Prof. Dr. Alireza Eslamian von ESS stellte ein vollkommen neues Konzept für eine KTL Beschichtungslinie vor, bei der die Karosserien in geschlossenen Kapseln beschichtet werden. Das neue Konzept bietet laut umfangreicher Simulationsanalysen beeindruckende Potenzial zur Verbesserung von Qualität und gleichzeitig Einsparungsmöglichkeiten im Bereich der Ressourcen. Ein ausführlichen Beitrag dazu lesen Sie in der September Ausgabe des Magazins Oberflächentechnik oder gleich hier online.
Zum Abschluss der Veranstaltung präsentierte Olaf Scholz von SLCR Lasertechnik eine Alternative zum Maskieren, bei dem durch gezieltes Entschichten per Laser geometrisch komplexe Komponenten kosteneffizient für folgende Prozesse wie zum Beispiel Verklebungen vorbereitet werden können - ein wichtiger Aspekt im Kontext Leichtbau. Noch dazu lassen sich durch die Laserbearbeitung auch organische Rückstände beseitigen.
Alles in allem bot die die erstmals komplett virtuell abgehaltene Tagung wie gewohnt ein vielfältigen Blick auf aktuelle Entwicklungen im Bereich der Automobillackierung. Nichtsdestotrotz werden sich alle Teilnehmer und Interessenten freuen, dass die nächste und 28. DFO Automobiltagung vom 05. Bis 06. Juli 2022 als Hybridveranstaltung in Bamberg und nicht nur online stattfinden wird.
