Neue Lackierkonzepte in Debrecen

Die BMW Group nimmt in Ungarn eine neue Lackiererei in Betrieb und setzt auf besonders fortschrittliche und umweltfreundliche Technologien. Eine wichtige Rolle spielt dabei der Übergang von fossilen Brennstoffen zu einer rein elektrischen Energieversorgung.

Die Automobilindustrie befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel, der sowohl durch technologische Fortschritte als auch durch die zunehmenden Anforderungen an nachhaltige Produktionsmethoden geprägt ist. Vor diesem Hintergrund hat die BMW Group mit der iFACTORY eine Strategie für die Automobilproduktion der Zukunft ins Leben gerufen. Sie wird in allen BMW Group Werken weltweit umgesetzt – vom neuen Standort im ungarischen Debrecen bis zum hundert Jahre alten Münchener Stammwerk.

Die Strategie steht für hohe Effizienz und Prozessflexibilität, Ressourcenoptimierung und Zirkularität. Außerdem soll eine Datendurchgängigkeit sowie wirksamer Einsatz von KI, Data Science und Virtualisierung weit über dem branchenüblichen Stand der Technik erreicht werden. Diese Strategie wurde konsequent im neuen Werk in Debrecen angewendet. Ein zentrale Rolle in Bezug auf Nachhaltigkeit spielt in diesem Zusammenhang natürlich die Lackiererei, die als erste Technologie in Betrieb genommen wurde. Die neue Lackiererei setzt nicht nur auf modernste Technik, sondern macht auch einen wichtigen Schritt in Richtung der Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen.

Die BMW Group hat die Lackiererei in Debrecen vollständig virtuell geplant. Diese Vorgehensweise ermöglichte es, die Strukturen und Prozesse bereits im Vorfeld digital zu überprüfen und so eine optimale Vorbereitung für den späteren Aufbau zu gewährleisten. Auch die Schulungen der Mitarbeitenden fanden vorab in einem virtuellen Umfeld statt, was zu einer schnelleren Inbetriebnahme der Anlage beitrug.

Wärmenetzwerk und Wärmerückgewinnung

Ein zentrales Element der neuen Lackiererei in Debrecen ist das sogenannte Heat Grid. Hierbei handelt es sich um ein System zur Rückgewinnung von Abwärme, das den Energieverbrauch der Anlage signifikant reduziert. In traditionellen Lackieranlagen wird ein Großteil der entstehenden Wärme ungenutzt in die Umgebung abgegeben, teilweise auch, weil es technologisch vor allem bei niedrigeren Temperaturniveaus sehr aufwändig ist, diese Abwärme gezielt abzuführen und für eine weitere Verwendung in anderen Prozessen zur Verfügung zu stellen. In diesem Zusammenhang stellt also das Heat Grid eine bemerkenswerte technologische Entwicklung dar, die es ermöglicht, Abwärme aus verschiedenen Bereichen der Lackiererei – darunter die Druckluftversorgung, die Trocknungsöfen und die Kälteanlagen – zu nutzen.

Die so gesammelte Abwärme wird dann zur Vorwärmung von Wasserkreisläufen genutzt. Besonders hervorzuheben ist, dass es beim HeatGrid System gelungen ist, die Vorlauftemperatur des Wassers auf nur 65 Grad Celsius abzusenken. In herkömmlichen Anlagen beträgt diese Temperatur oft 90 bis 120 Grad Celsius. Die niedrigere Vorlauftemperatur reduziert den Energiebedarf für die Aufheizung der Systeme. Gleichzeitig reicht die Wärmemenge aus, um die Prozesstemperatur in den Lackierkabinen konstant bei 22 Grad Celsius zu halten. Muss gekühlt werden, steht ein Kaltwasserregister zur Verfügung. Somit kann die Temperaturstabilität sichergestellt werden – ein entscheidender Faktor für die Qualität der Lackierung. Sind für andere Prozesse höhere Temperaturen notwendig, bringen elektrische Heizstäbe bedarfsgerecht die zusätzliche Wärmemenge auf.

Neben der Energieeinsparung bietet das Heat Grid auch die Möglichkeit, die Prozessabläufe in der Lackiererei flexibler zu gestalten. Durch die Rückgewinnung von Abwärme können verschiedene Energieströme innerhalb der Anlage flexibel genutzt werden. Dies ermöglicht eine Anpassung der Energiezufuhr an die jeweiligen Anforderungen der Produktion, zum Beispiel in Bezug auf die Auslastung.

eRTO als zentrales Element

Ein weiteres zentrales Element der neuen Lackiererei in Debrecen ist das eRTO-Verfahren, das für die Abluftreinigung eingesetzt wird. Das Akronym eRTO steht für elektrisch regenerative thermische Oxidation – ein Prozess, der gas- und dampfförmige Stoffe durch Verbrennung bei Temperaturen von bis zu 1.000 Grad Celsius reinigt. Anders als herkömmliche Verfahren, die fossile Brennstoffe zur Erzeugung der notwendigen Hitze verwenden, setzt das eRTO-Verfahren ausschließlich auf elektrische Energie. Die Abluft aus der Lackierkabine und dem Trocknungsprozess wird gereinigt, bevor sie über Kamine in die Umwelt entweicht, wodurch verhindert wird, dass die Umgebung mit den in der Lackiererei verwendeten Lösungsmitteln belastet wird.

Bei dem Reinigungsprozess strömt die verunreinigte Luft durch ein flächiges, etwa zwei Meter hohes Keramikbett, in dem die Restbestände der Lösungsmittel durch elektrische Heizstäbe auf bis zu 1.000 Grad Celsius erhitzt und verbrannt werden. Diese starke Erhitzung der Luft war bisher nur durch die Verwendung von Erdgas möglich, jedoch erlaubt die innovative eRTO-Anlage den vollständigen Verzicht auf fossile Energieträger. Stattdessen wird ausschließlich Strom verwendet, der idealerweise aus erneuerbaren Quellen stammt, was die CO2-Bilanz der Anlage erheblich verbessert.

Ein weiterer entscheidender Vorteil des eRTO-Systems liegt in seiner Rolle als Rekuperator, also zur Rückgewinnung der Wärmeenergie. Der hohe thermische Rückgewinnungsgrad sorgt dafür, dass die Hitze im System weitgehend erhalten bleibt und nur ein geringer Teil entweicht. Dies führt dazu, dass eine Anschlussleistung von wenigen hundert Kilowatt ausreicht, um die Anlage zu betreiben. Der Einsatz dieses Systems ermöglicht eine präzisere Steuerung der Energieflüsse im Vergleich zu Abluftaufbereitungssystemen, die auf fossile Brennstoffe angewiesen sind. Durch die effiziente Rückgewinnung der Hitze kann die im System verbleibende Energie für andere Prozesse in der Lackiererei genutzt werden.

Die Entscheidung, das eRTO-Verfahren in der Lackiererei in Debrecen einzusetzen, basiert auf der Einsicht, dass fossile Brennstoffe langfristig den Anforderungen an eine nachhaltige Produktion nicht mehr gerecht werden. Elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen bietet nicht nur ökologische Vorteile, sondern auch eine Verbesserung der betrieblichen Abläufe sowie eine deutliche Senkung des Energieverbrauchs.

Insgesamt stellt die Verwendung elektrischer Energie zur Reinigung der Abluft eine Weiterentwicklung gegenüber herkömmlichen Verfahren dar. Neben der Senkung des Energieverbrauchs trägt das eRTO-Verfahren auch zur Reduzierung von Betriebskosten bei und ist ein wichtiger Baustein für die nachhaltige Ausrichtung der Lackiererei dar.

Trockenabscheidung

Ein weiteres wichtiges technisches Merkmal der Lackiererei in Debrecen ist das Trockenabscheidungsverfahren, bei dem der Lack-Overspray mit Kalksteinmehl gebunden wird. Es bietet im Vergleich zu den früher gebräuchlichen und in Lackierereien teilweise immer noch eingesetzten Nass-
auswaschungen enormes Einsparpotenzial.

Diese Methode hat mehrere Vorteile. Zum einen reduziert sie den Wasserverbrauch und den Aufwand der Wasseraufbereitung erheblich, da kein Wasser zur Reinigung der Luft in der Lackierkabine benötigt wird. Zum anderen ermöglicht sie eine sehr hohe Umluftquote in der Lackierkabine. In der neuen Lackiererei in Debrecen kann bis zu 90 Prozent der Luft in der Kabine im Kreislauf gefahren werden. Somit muss nur ein Anteil von zehn Prozent frischlufttemperiert und befeuchtet werden – eine große Ressourcenersparnis. Darüber hinaus kann das Kalksteinmehl, das in der Trockenabscheidung verwendet wird, nachdem der Lack gesättigt ist, in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden und beispielsweise in der Zementindustrie sowohl als Brennstoff als auch als Wertstoff weiterverwendet werden.

Umstellung auf elektrische Energie

Die Entscheidung der BMW Group, in der neuen Lackiererei vollständig auf elektrische Energie zur Wärmeerzeugung umzusteigen, war ein zentraler und entscheidender strategischer Schritt. Zwar ist elektrische Energie in vielen Regionen der Welt noch wesentlich teurer als fossile Brennstoffe, allerdings bietet sie den Vorteil, dass sie flexibler und präziser eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, die kontinuierlich in großen Mengen verbrannt werden müssen, kann elektrische Energie sehr fein dosiert und bedarfsgerecht zugeführt werden. Dies ermöglicht eine bessere Steuerung und Vernetzung der Energieflüsse – ein wichtiger Aspekt, wenn es darum geht, in einem so komplexen Umfeld Energieströme auszubalancieren.

Auch die größeren Anlagenbauer arbeiten intensiv daran, sämtliche Energieströme innerhalb der Lackiererei zu vernetzen und die Herausforderung anzunehmen, keine Energien ungenutzt in die Umgebung zu entlassen. Überschüssige Energie, die beispielsweise im Trocknungsprozess entsteht, kann in anderen Bereichen der Anlage genutzt werden. Dies führt zu einer signifikanten Reduzierung des Energieverbrauchs. Ein renommierter Anlagenbauer spricht hier von etwa 21 Prozent, was nicht nur den ökologischen Fußabdruck der Lackiererei stark verringert, sondern auch zu deutlichen Kosteneinsparungen führt.
Durch den Einsatz von elektrischer Energie kann zudem auf fossile Brennstoffe verzichtet werden, was die CO2-Emissionen der Lackiererei erheblich reduziert – insbesondere, wenn elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen bezogen wird. Dies trägt dazu bei, die Produktion nachhaltiger zu gestalten und die Umweltauswirkungen der Fahrzeugherstellung zu minimieren.

Digitalisierung und Automatisierung in der Lackiererei

Die neue Lackiererei in Debrecen ist stark automatisiert und setzt intensiv auf digitale Technologien, um den Produktionsprozess zu optimieren. Ein Bestandteil dieser Automatisierung sind Automated Guided Vehicles (AGV), die die Rohkarosserien fahrerlos zwischen den Offline-Nacharbeitsbereichen  transportieren, da hier flexibel unterschiedliche Kabinen angesteuert werden müssen und die Bearbeitungszeiten unterschiedlich lang sind. In den Inline-Arbeitsplätzen kommt herkömmliche Skid-Fördertechnik zum Einsatz. Die Verbindung der Prozessschritte erfolgt ebenso durch klassische Fördertechnik, da hier weniger Flexibilität erforderlich ist.

Ein weiteres Beispiel für die Integration digitaler Technologien in die Lackiererei ist die Automatisierte Oberflächeninspektion (AOI). Diese Technologie basiert auf künstlicher Intelligenz und ermöglicht es, die Lackierung der Karosserien in Echtzeit zu überwachen. Mithilfe von Bildverarbeitungssystemen werden Unregelmäßigkeiten oder Fehler in der Lackierung sofort erkannt, sodass die betroffenen Karosserien gezielt nachbearbeitet werden können. Dies reduziert die Menge an Ausschuss und trägt dazu bei, dass die Qualität der Lackierung konstant auf einem hohen Niveau bleibt.

Das System kann alle Oberflächendefekte auf der Außenhaut erkennen. Sichtbereiche in Innenräumen werden allerdings manuell geprüft. Das System sieht mehr Fehler als das geschulte Auge eines erfahrenen Mitarbeiters. Damit haben die automatisierten Prüfsysteme in den letzten Jahren ihre Funktionalität deutlich verbessert und sind gerade mit Blick auf die Prozessoptimierung aus einer modernen Lackiererei nicht mehr wegzudenken.

Die Digitalisierung der Lackiererei ermöglicht weiterhin eine präzise Überwachung und Steuerung der Energieflüsse. Durch den Einsatz von Sensoren und vernetzten Systemen können die Energieströme in Echtzeit überwacht und bei Bedarf angepasst werden. So lässt sich der Energieverbrauch weiter minimieren und sicherstellen, dass die Produktion so effizient wie möglich gestaltet wird. Gleichzeitig ermöglicht die Digitalisierung eine bessere Integration der verschiedenen Prozesse innerhalb der Lackiererei.

Zukunftsperspektiven: Die Rolle der EU-Taxonomie

Die Anforderungen an die Nachhaltigkeit in der Automobilproduktion werden nicht nur durch die internen Ziele der Hersteller bestimmt, sondern auch durch regulatorische Vorgaben, wie sie etwa in der EU-Taxonomie festgelegt sind. Dieses Regelwerk definiert die Kriterien, nach denen Investitionen in bestimmte Projekte als nachhaltig eingestuft werden. Die Lackiererei in Debrecen entspricht diesen Anforderungen bereits und zeigt, wie nachhaltige Produktionsmethoden in der Praxis umgesetzt werden können.

Ein zentrales Ziel der EU-Taxonomie ist die Reduktion von CO2-Emissionen, ein Anliegen, das durch den Einsatz von elektrischer Energie, Rückgewinnung von Abwärme und die Optimierung der Energieflüsse erreicht wird. Zu erwarten ist, dass langfristig Unternehmen, die ihre Produktionsprozesse im Einklang mit den Vorgaben der EU-Taxonomie gestalten, besser aufgestellt sein werden, um nachhaltige Finanzierungen zu erhalten, was ihnen im Wettbewerb Vorteile verschaffen kann.

Fazit

Die neue Lackiererei im BMW-Werk Debrecen zeigt, wie moderne Technologien, Automatisierung und nachhaltige Produktionsmethoden miteinander kombiniert werden können, um eine effizientere und umweltfreundlichere Automobilproduktion zu ermöglichen. Dank des Einsatzes von elektrischer Energie, der Rückgewinnung von Abwärme und der umfassenden Automatisierung der Prozesse kann die BMW Group nicht nur den Energieverbrauch senken, sondern auch ihre CO2-Emissionen und damit die notwendige Energiemenge, die für die Lackierung einer Karosserie benötigt wird, deutlich reduzieren.

Mit einer Ausbringung von 30 Karosserien pro Stunde und einem hohen Automatisierungsgrad ist die Lackiererei in Debrecen ein wesentlicher Bestandteil der Strategie der BMW Group, die Produktion nachhaltiger und effizienter zu gestalten. Durch die Kombination von Digitalisierung, Automatisierung und modernen Energiemanagementsystemen wird gezeigt, dass nachhaltige Produktion und wirtschaftliche Effizienz kein Widerspruch sind.  CB