Farbwechsel in der Automobilindustrie

Farbmengen einsparen und Verschleiß reduzieren

Die Farbwechsel in den Fertigungsstraßen der Automobilhersteller nehmen zu. Tausende Liter Lack gehen so verloren, hohe Kosten entstehen. Mit der richtigen Technik lässt sich dies jedoch vermeiden.

PaintSave hat nicht nur im Labor seine Langlebigkeit bewiesen, auch in der Praxis wird es erfolgreich eingesetzt (Bild: Sames Kremlin)

Automobilhersteller produzieren auftragsbezogen, um schnell liefern zu können und ihre Lagerbestände klein zu halten. Dabei wäre es viel idealer, würden sie in Farbchargen vorgehen und jeden Tag einen anderen Farbton produzieren. Farbwechsel wären dann nur sehr selten und die damit verbundenen Stückkosten zu vernachlässigen. Die Kosten eines Farbwechsels liegen bei 40 cm3 Farbe oder anders gesagt 48 Eurocent, wenn man von einem Farbpreis von 12 Euro pro Liter ausgeht. Aber jeden Tag nur einen einzigen Farbton zu fahren, ist in der Praxis nicht umsetzbar. Daher kommen im Schnitt zwanzig- bis dreißigtausend Euro an verlorenem Lack pro Jahr und pro Roboter-Applikator zusammen. Je nach Produktion werden die Farbtöne der einzelnen Modelle bei jedem zweiten bis fünften Fahrzeug gewechselt. Wie kostspielig das werden kann, zeigt eine einfache Berechnung: Wechselt eine Linie, die 16.800 Fahrzeuge im Monat produziert, nach jeweils fünf Fahrzeugen die Farbe, müsste jedes Jahr Farbe für 19.350 Euro ungenutzt entsorgt werden. – oder sogar 32.200 Euro, wenn die Farbwechsel nach jedem dritten Fahrzeug erfolgen.

Grenzen herkömmlicher Systeme

Der allgemeine Markttrend in der Automobilindustrie geht zu immer mehr verschiedenen Farbtönen und Individualisierungen. Dadurch werden noch mehr Farbwechsel erforderlich. Kurz, das Standard-Fahrzeug in dem Sinn gibt es nicht mehr.

Um die Kosten und die Umweltbelastung zu minimieren, die der entstehende Lackverlust nach sich zieht, arbeiten Experten kontinuierlich an Möglichkeiten zur Vermeidung von Farbverlusten. In den letzten 20 Jahren gelang es den Herstellern diese ohne weitreichende technische Änderungen auf 40 Kubikzentimeter zu reduzieren. Bei dem sogenannten Push-Out-Prozess wird die Farbe zum Ende des Lackiervorganges mit Lösemittel geschoben. Aufgrund der Strömungsmechanik fließt das Lösemittel in der Mitte des Schlauchs schneller als an seinen Rändern und übt einen starken Druck aus. Mit diesem simplen System gelang es die Farbwechselverluste weiter zu minimieren.

Zeitgleich zum Push-Out kamen Molchsysteme auf den Markt. Hier wird ein zylindrisches Kunststoffteil, der Molch, mit Hilfe von Druckluft durch den Schlauch geschoben. Mit seinen Dichtungen trägt der Molch den Lack annähernd rückstandlos aus dem Schlauch ab und transportiert ihn bis zum Applikator. Dieses System ist äußerst effizient: Der gesamte Farbverlust beträgt weniger als zehn Kubikzentimeter. Trotz dieser Vorteile haben es Molchsysteme nicht flächendeckend auf die Prozessarme der Roboter geschafft. Lediglich fünf Prozent aller Automobilwerke weltweit setzen sie ein, denn sie sind nicht nur teuer, sondern auch komplex in Installation und Wartung.

PaintSave hat den Molch durch ein zylindrisches Shuttle ersetzt, das die Schlauchinnenwand nicht direkt berührt (Bild: Sames Kremlin)

Berührungsloses Shuttle

Der größte Nachteil besteht darin, dass sich der Molch durch die Reibung an der Schlauchinnenwand schnell abnutzt und auch den Schlauch verschleißt. Dies geschieht beim Transport in Richtung Zerstäuber  sowie beim Rücktransport zum Startpunkt. Bei beiden Vorgängen können sich Materialpartikel lösen und die Farbe verunreinigen. Außerdem ist der Molch so knapp an den Durchmesser des  Schlauchs angepasst, dass er stecken bleiben kann. Während der Molch geortet und herausgeholt wird, stehen der Roboter und die Lackierlinie still. Nun ist ein neues System auf den Markt gekommen, das die Nachteile der beiden oben beschriebenen Techniken elegant umgeht. Sames Kremlin hat in seinem PaintSave-System den Molch durch ein zylindrisches Shuttle ersetzt. Dieses verfügt mit 3,85 statt 4 Millimeter über einen geringfügig kleineren Durchmesser.

Außerordentlich langlebig

Aufgrund des geringeren Durchmessers berührt das Shuttle die Schlauchinnenwand nicht direkt, wodurch Reibung und Blockagen verhindert werden. Als Konsequenz wird logischerweise weniger Farbe zurückgewonnen, als dies in einem Molchsystem der Fall ist: Insgesamt gehen 18 anstelle von zehn Kubikzentimetern Farbe verloren. Jedoch bedeutet ein Verlust von 18 Kubikzentimeter im Vergleich zu 40 Kubikzentimetern immerhin eine Einsparung von 55 Prozent. Zusätzlich überzeugt das neuartige Shuttle durch seine außergewöhnliche Lebensdauer. Im Labor von Sames Kremlin hat es 600.000 Farbwechsel-Zyklen überstanden. Dies entspricht einem Zyklus von sieben bis zwölf Jahren Farbwechsel in der Produktion. Ein weiterer Pluspunkt ergibt sich mit dieser Lösung dadurch, dass das Shuttle nicht durch Druckluft, sondern durch Lösemittel angeschoben wird. Dabei reinigt das Lösemittel den Farbschlauch, während es gleichzeitig das Shuttle bis in den Applikator schiebt.

Das Shuttle wird durch Lösemittel angeschoben, welches gleichzeitig den Farbschlauch reinigt. Das Lösemittel wird nicht mit Farbe vermischt (Bild: Sames-Kremlin)

Wichtig ist außerdem, dass das Lösemittel nicht an den Seiten des Shuttles vorbeifließen und den Lack verschmutzen kann. Denn aufgrund der laminaren Strömung ist die Fließgeschwindigkeit des Lösemittels in der Mitte des Schlauchs am höchsten. Das Lösemittel transportiert also das Shuttle schneller vorwärts als es sich seitlich mit der Farbe vermischen könnte. An der Empfangsstation angekommen stoppt das Shuttle den Applikator. Der Farbwechsel beginnt, indem das Shuttle durch abwechselnde Spülung mit Druckluft und Lösemittel wieder an die Startstation zurücktransportiert wird. Der gesamte
Zyklus dauert zehn Sekunden, im Vergleich dazu dauert ein Farbwechsel mittels  Molchsystem fünfzehn Sekunden. Im Inneren des Shuttles ist ein Magnet integriert, mit Hilfe dessen das Shuttle in der Startstation detektiert wird. Ein Gegenmagnet schiebt dann das Shuttle wieder in den Farbfluß zum Applikator. Diese Technologie ist äußerst vorteilhaft, denn im System befinden sich keine beweglichen Teile, was den Verschleiß reduziert und das Ausfallrisiko mindert. PaintSave ist zudem leicht und kompakt genug, um den Roboterarm nicht zu verlangsamen oder zu belasten. Zudem ist das System auch bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten sehr zuverlässig. Der wichtigste Vorteil jedoch ist, dass das neue Verfahren die Kosten für den Farbverlust um mehr als die Hälfte reduziert. Damit ist eine jährliche Einsparung von 10.000 bis 16.000 Euro pro Roboterapplikator möglich, bei einer Kalkulation basierend auf den oben genannten Beispielen. Die Investition in das System amortisiert sich innerhalb von sechs bis zwölf Monaten.
Eine amerikanische Automobilproduktionsstätte setzt das System seit Dezember 2020 täglich ein und hat sich bereits für mehrere weitere PaintSave-Systeme an Standorten in Indien entschieden.

Sames Kremlin GmbH
www.sames-kremlin.com