Lackiererei für höchste Ansprüche

Neue Lackiererei für den Elektro-Porsche Taycan – Qualität und Nachhaltigkeit auf sehr hohem Niveau

Hier taucht eine überwiegend aus Aluminium bestehende Taycan-Karosserie rotierend in das KTL-Becken ein, um auch in den Hohlräumen eine optimale Abscheidung zu gewährleisten. Bild: Porsche

Das Porsche-Werk in Zuffenhausen ist eng mit dem Mythos Porsche verwoben – seit Ferdinand Porsche 1950 mit 220 Mitarbeitern anfing, hier den Porsche 356 zu bauen, den Vorläufer des legendären 911ers, steht der Standort im Zentrum des Erfolges. Obwohl die geographisch eng begrenzte Stadtlage es zu einer steten Herausforderung für die Produktion macht, Wachstum zu realisieren, stand es nie zur Debatte, den Standort zu verlagern.

„In Zuffenhausen stellen wir das her, was den Kern der Marke Porsche ausmacht, vom 911, dem Cayman und Boxster bis hin zu den Cup-Fahrzeugen“, erläutert Jens Brücker, der 2020 die Werkleitung übernahm. „Es gibt sehr viele Kontakt Rennstrecken auf der Welt, aber keine davon erreicht den Nimbus der Nordschleife. Und so gibt es auch viele Automobilwerke in der Welt, davon lässt sich aber keines mit unserem Standort vergleichen.“
Noch 1988 stellten in Zuffenhausen 2820 Mitarbeiter knapp 19.000 Fahrzeuge her. 2019 bauten 8000 Mitarbeiter rund 55.000 Sportwagen. Im vergangenen Jahr produzierten 9.500 Mitarbeiter mehr als 75.000 Fahrzeuge und rund 800 Motoren pro Tag. Mit dem bis zu 760 PS starken Elektro-Sportwagen Taycan ist der Standort außerdem zusätzlich in die elektrische Antriebsstrangfertigung eingestiegen und beliefert den Konzern-Bruder Audi Etron GT.  Es ist bemerkenswert, dass es Porsche an seinem Hauptsitz trotz der räumlichen Enge gelungen ist, das exponentielle Wachstum der letzten Jahre zu realisieren und zusätzlich eine komplette Fertigungslinie für den neuen Taycan zu integrieren.
„Wir wollen auch in Zukunft immer noch die hochattraktiven und emotionalen Sportwagen anbieten können, für die wir bekannt sind und da kann und darf Nachhaltigkeit kein fauler Kompromiss sein“, so Brücker. „Bisher haben wir 2020 bereits eine CO2-freie Inhouseproduktion erreicht und in 2030 wollen wir über die gesamte Wertschöpfungskette bilanziell CO2-neutral sein. Davon abgesehen haben wir hier in Zuffenhausen die Weichen auf Flexibilität gestellt, indem wir sowohl leistungsfähige Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor als auch mit Elektroantrieb anbieten können. Für uns gilt es, Tradition und Innovation zu verknüpfen. Unser Standort kann jede Entwicklung – auch eine Beschleunigung in Richtung E-Mobilität – mitgehen.“

Nicht schwerer als eine Verbrennerkarosserie

Leichtbau ist seit Anbeginn eine Schlüsselstrategie bei Porsche, nicht zuletzt deshalb standen bei den Ingenieuren luftgekühlte Motoren lange hoch im Kurs – denn sie sind wesentlich leichter als wassergekühlte Motoren. Alle in Zuffenhausen gefertigten Fahrzeuge profitieren bis heute von dieser Leichtbauphilosophie, zum Beispiel durch die strukturell optimierte Bauweise mit Aluminium, hochfesten Stählen und kraftflussoptimierten Fügeverfahren von Nieten über Schrauben bis hin zum Kleben. So ist es dem Zuffenhausener Sportwagenhersteller gelungen, beim Taycan trotz der notwendigen zusätzlichen Stabilität und Crash-Sicherheit für die schwere Batterie die Karosserie vom Gewicht her auf einem für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor üblichen Niveau zu halten.

Wellness pur für die Karosserie in der Vorbehandlung: Zwischen den einzelnen Aktivbädern sorgen ausgedehnte Abtropf-Zonen und Schwallduschen mit VE-Wasser für porentiefe Sauberkeit. Bild: Porsche

Neues Gebäude
für die Lackiererei

Ursprünglich bestand das Werk aus dem Karosseriebau und der Lackiererei auf der Südwestseite der Schwieberdinger Straße, dem zentralen Verwaltungsgebäude und der Montage auf der anderen Straßenseite. „Das war Kern-Porsche“, sagt Brücker. „Auch wenn das klingt, als müsste das über 30 Jahre her sein – tatsächlich war das noch bis vor etwa zehn Jahren Stand der Dinge.“
Für die neue Lackiererei II wurde eigens eine neue Halle hinter der bisherigen Sportwagen-Lackierlinie I aufgebaut – 900 Meter lange und durch eine vierspurige Hauptstraße von der Montage getrennt. In keinem anderen Automobilwerk der Welt würde eine solche Anordnung als gangbare Lösung erachtet. In Zuffenhausen ging der Prototyp der Problemlösung für diese Aufgabenstellung aber bereits 1988 in Betrieb, als damals die neue Montagelinie mit einer automatischen Förderbrücke über die Schwieberdingerstraße angeschlossen wurde. Nun führen bereits zwei Förder-
brücken über die Hauptstraße.
Den Auftrag als Generalunternehmer für die neue Lackierlinie erhielt der Böblinger Anlagenbauer Eisenmann. Was damals jedoch niemand vorhersehen konnte, war, dass im August 2019, zu einem Zeitpunkt, als die neue Lackierlinie ungefähr zur Hälfte fertiggestellt war, der Anlagenbauer Insolvenz anmelden würde – eine dramatische Entwicklung. „Für uns stellte sich sofort  die Frage, wie es weitergehen konnte, denn unsere Lackiererei musste termingerecht fertig werden“, erzählt  Daniel Schötz, Leiter der neuen Lackiererei. „Insofern hatten wir keine Zeit abzuwarten, was die weitere Entwicklung ergeben würde und nahmen die Fertigstellung selbst in die Hand.“  Als ungemein hilfreich in dieser kritischen Situation erwies sich die Tatsache, dass schon die volle Ingenieurmannschaft für die Lackierlinie zur Verfügung stand und eingebunden werden konnte. Für jedes Teilprojekt entstand eine Taskforce, regelmäßige Baustellenbesichtigungen, bei denen die Fortschritte kontrolliert und Teile organisiert wurden, sorgten dafür, dass keine Bauabschnitte ins Stocken gerieten. „Wir haben außerdem externe Bauleiter für die Wochenenden eingekauft, um unsere Stammmannschaft zu entlasten“, berichtet Schötz. „Schließlich wartete auf unser Team ja nach der Fertigstellung der Lackierlinie dessen eigentliche Hauptaufgabe und Herausforderung – der Serienanlauf. Insgesamt war das eine unglaubliche Leistung, die das Team zusammen mit den beteiligten Unternehmen vollbracht hat. Wir konnten die Lackierlinie pünktlich in Betrieb nehmen!“

Wellness pur für die Karosserie in der Vorbehandlung: Zwischen den einzelnen Aktivbädern sorgen ausgedehnte Abtropf-Zonen und Schwallduschen mit VE-Wasser für porentiefe Sauberkeit. Bild: Porsche

Lackiererei auf drei Ebenen

Im nächsten Schritt reinigen zwei Schwertbürsten von Wandres Staub und Partikel ab und sparen sorgfältig alle Bereiche mit feuchtem PVC aus. Bild: CB

Die Lackiererei ist in drei Ebenen aufgeteilt. Auf der Null-Meter-Ebene sind die meisten manuellen Arbeitsplätze angeordnet, zum Beispiel die Oberflächenbegutachtung und das Finish. Das ist zum einen ergonomisch sinnvoll und zum anderen sind die Sozial-
räume schnell zu erreichen. Sollte eine Entfluchtung notwendig werden, sind die Wege kurz und keine Treppenhäuser zu bewältigen, was das Verletzungsrisiko senkt. Davon abgesehen ist es natürlich vorteilhaft, alles was Staub und Schmutz erzeugt, nach unten zu verlagern, sodass es nicht von einer höheren Ebene aus in sauberkeitsrelevante Bereiche herabsinken kann. Deshalb ist auch die PVC-Linie auf der 0-Ebene angesiedelt.
Aus dem Karosseriebau kommend steigt die Karosserie in der dritten Ebene in ihren Durchlauf ein – nachdem zuvor auf der Null-Meter-Ebene alle Klappen und Türen mit sogenannten Betriebsmitteln oder auch BMIs  fixiert wurden. Dann erfolgt die Umlagerung auf ein E-Shuttle für das Durchlaufen des Vorbehandlungsprozesses. Die zehnstufige Vorbehandlungslinie inklusive Abtropfzone ist fast halb so lang wie die 216 Meter lange Halle und arbeitet mit einem auf einen hohen Aluminiumanteil abgestimmten Zinkphosphatierungsprozess von Henkel. Bei Aluminium-
Substraten ist die Aktivierung, also ein ausreichendes Anbeizen, entscheidend für die Dauerhaftfestigkeit und Qualität der späteren Beschichtung. „Derzeit laufen die Aktivbäder bei 60 Grad Celsius und wir arbeiten intensiv daran, die Temperaturen zu senken. Aber kälter ist in der Gesamtbetrachtung häufig nicht unbedingt nachhaltiger“, so Schötz. Bei dem Gang durch die Anlage fällt auf, dass zwischen den einzelnen Aktivbädern vollständig leere Becken eingefügt sind – Abtropfbecken. Über diesen werden die Karossen mit VE Wasser schwallgespült, um jegliche Verschleppung auszuschließen. „Soweit ich weiß, sind wir der einzige Automobilhersteller, der sich diese Gründlichkeit leistet“, unterstreicht Schötz den Qualitätsanspruch. Weiterhin setzt Porsche auf eine lückenlose Kontrolle aller relevanten Vorbehandlungsparameter. Hierfür überwachen Analysegeräte von Metrohm jedes Bad einzeln durch regelmäßige und vollautomatisierte Beprobung.
Nach dem Durchlauf der KTL-Beschichtung wenden die Karosserien, fahren durch den KTL-Trockner und dann in den Leerziehspeicher im Nebengebäude. Dieser dient zur Entkoppelung von KTL-Beschichtung, Füllerbeschichtung und PVC-Linie. Auch beim Zu- sowie Ablauf der Lackiererei stehen Lagerplätze für 52 Karosserien zur Verfügung, wodurch sowohl die lackierten als auch die unlackierten Karosserien von der Montage entkoppelt sind.
Vor der weiteren Beschichtung erfolgt eine Maskierung der Klebefuge für die Front und Heckscheibe – denn die Haftfestigkeit der elektrochemisch abgeschiedenen KTL-Beschichtung ist höher als die der folgenden Beschichtung untereinander. So haftet der Scheibenkleber besser auf der Karosse. Nach dem Trocknen der KTL-Beschichtung fährt die Karosserie wieder ins Erdgeschoss.  Nach der vollautomatischen Applikation der PVC-Nahtabdichtung verbringt die Anlage die Karosserien ohne Trocknerdurchlauf in die zweite Ebene zur Füllerapplikation. Vor dem Einlauf in die Lackierkabine bläst ein Düsen-Array die Karosserien mit deionisierter Luft ab, um die elektrostatische Aufladung und damit die Anhaftung von Staub zu reduzieren, dann reinigen Schwertbürsten von Wandres die Oberflächen – und sparen dabei natürlich alle Bereiche mit frischem PVC akribisch aus.
„Eine füllerlose Beschichtung kommt insbesondere für die in Zuffenhausen hergestellten Sportfahrzeuge nicht in Frage. Ein Porsche muss grundsemuätzlich auch auf der Rennstrecke zu Hause sein und es wäre unseren Kunden nicht zu erklären, wenn nach jeder Rennrunde eine neue Lackierung notwendig würde“, erklärt Schötz. „Deswegen haben wir besonders hohe Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit unserer Lacke und prüfen diese nicht nur per Gitterschnitt, sondern durch realistische Steinschlagprüfungen mit entsprechenden Beschussanlagen“, so Schötz weiter. „Deshalb ist der Füller als zusätzliche Verbindungsschicht, die nicht nur haftet, sondern auch die Energie des Steinschlages bis zu einem gewissen Grad aufnimmt, für uns nicht verzichtbar.“

 

Haftfestigkeit und mechanische Belastbarkeit

In der Wechselstation erhält der Zerstäuber nach jedem Lackiervorgang eine frische, mit der benötigten Lackmenge gefüllte Kartusche. Bild: CB

Nach dem Trocknen des Füllers führt der Fertigungsfluss die Karosserie wieder eine Etage tiefer zum Füllerschliff, dann geht es per Lift wieder eine Ebene nach oben zur Basecoat-Applikation. Vorab erfolgt erneut ein Reinigungsschritt – diesmal mit von Robotern geführten EMU-Bürsten. „Die Reinigungsleistung von EMU-Federn kombiniert mit der Absaugung ist einfach überragend“, findet Schötz. „Deshalb setzen wir sie vor der Basislackapplikation ein.“  Die Applikation von Füller, Basecoat sowie Klarlack übernehmen ABB-Roboter mit Hochrotationszerstäubern, die durch ein Kartuschenwechselsystem mit Lack versorgt werden. Dabei verfügt jeder Zerstäuber über einen Tank, der automatisiert an einer Station gewechselt und neu befüllt wird. Dadurch können die Farb- und Spülverluste gegenüber konventionellen Systemen erheblich gesenkt werden. Das ist in diesem Fall umso relevanter, als die Lackierlinie deutlich schmaler ist als im Konzernumfeld üblich. Dadurch sind die Wege zwischen Applikationen und Farbmischraum relativ weit und dementsprechend besteht viel Potenzial für Lack- und Spülverluste.
„Das System hat sich bewährt, wir verbrauchen pro Farbwechsel ein Minimum an Spülmedien“, freut sich Schötz. Füller und Klarlack werden vollständig per Hochrotationszerstäuber aufgetragen, für die finale Basecoat-Schicht setzt man in Zuffen-
hausen allerdings auf eine rein pneumatische Zerstäubung. „Wir wollen vor allem bei Effektlackierungen und Mehrschichtern ein Optimum in Bezug auf Wolkigkeit und Appearance erreichen“, führt der Lackierereileiter aus. „Das lässt sich vor allem bei Metallic-Lacken und Perl-Effekten nur mit pneumatischer Zerstäubung erreichen.“

 

Perfekte Appearance als Ziel

Das spezielle Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen im Lichttunnel sorgt dafür, dass selbst in einer perfekten Lackierung kleinste Wellen und Unebenheiten sichtbar werden. Bild: Porsche

Nach der Basecoat-Applikation dient ein kleiner 80-Grad-Trockner zum Angelieren, dann folgt der Klarlack und anschließend die eigentliche Lack-
trocknung. Dabei arbeiten die Öfen nicht mit ein oder zwei großen Heizmodulen wie es einer üblichen Bauweise entspräche, sondern insgesamt mit 38 kleineren Heizelementen, die jeweils in den einzelnen Ofensegmenten verbaut sind. Dadurch sinkt die Trägheit der einzelnen Sektionen bei der Temperaturregelung und das Konzept ermöglicht eine bedarfsgerechte, optimale und schnelle Temperaturanpassung. Auch aus Sicht der Nachhaltigkeit bringt das System Vorteile, denn nirgendwo wird mehr Wärme erzeugt als gerade benötigt wird. Nicht nur die Temperatur in jedem Segment, auch die Luftmenge und Zirkulation lässt sich bedarfsgerecht steuern. Nach dem finalen Ofendurchlauf fährt die Karrosserie entweder direkt in den Finishbereich, wo die finale Qualitätskontrolle stattfindet, oder sie wird im Leerziehspeicher zwischengelagert. Zwischen Ein-und Auslauf in der Lackiererei ist die Karosserie in der Regel etwa acht Stunden unterwegs und jede Karosserie kreuzt dabei dreimal die einzelnen Etagen.

Automatisches Stopfensetzen

Die per Roboter automatisierte Stopfensetz-Station feiert in der Taycan-Linie Premiere. Immerhin 108 der 143 Öffnungen in der Karosserie können so verschlossen werden. Bild: Porsche

Der Schutz der Hohlräume von schwer zugänglichen Teilen, wie zum Beispiel den Schwellern, erfolgt beim Taycan durch Sprühapplikation von Hohlraumwachs, das über drehende Düsen zielgerichtet und mengeneffizient eingebracht wird.
Eine Neuentwicklung ist eine Station, in der automatisch Stopfen gesetzt werden. Üblicherweise müssen Mitarbeiter die Bohrungen für die Entlüftung und Entleerung während der Vorbehandlung und KTL-Beschichtung manuell mittels Gummi-Schmelzstopfen verschließen. Für den Taycan kommt nun erstmals ein per Roboter automatisierter Prozess mit Klebestopfen zum Einsatz, der zusammen mit Tesa entwickelt wurde. Hierbei ist Zuffenhausen Pilot-Anwender und nachdem die Automatisierung sich als Erfolg erwiesen hat, wird der neue Prozess künftig auch in andere Werke ausgerollt. Immerhin 108 von 143 Löchern können die Roboter verschließen, um die verbliebenen Öffnungen kümmern sich die Mitarbeiter in der nächsten Station manuell.
Grundsätzlich achtet man bei Porsche sehr auf die Ergonomie der Arbeitsplätze, so müssen die Mitarbeiter am Taycan auch im Unterbodenbereich, wie beim Setzen der Stopfen, nicht über Kopf arbeiten – stattdessen werden die Karrosserien zur manuellen Bearbeitung komfortabel um 90 Grad gedreht.

Der Taycan kommt an

Inzwischen arbeiten bereits 300 Produktionsmitglieder in der Lackiererei und nach der Sommer-Betriebsunterbrechung wird zum Herbst die Anzahl mit der Nachtschicht auf 350 Mitarbeiter wachsen. Außerdem geht dann die Sonderfarbversorgung in Betrieb, die zusätzlich zu den 17 Serienfarben 115 Sonderfarben einspeisen kann. Noch vor der Sommerpause fährt die Lackiererei II schon mit 180 Karosserien pro Tag – maximal wären 270 möglich. Die Auslastung ist also trotz all der Umstände rund um die Virus-Pandemie erfreulich hoch. Die Nachfrage ist bereits da und es ist abzusehen, dass die Sparte elektrisch angetriebener Sportwagen ein wichtiges und erfolgreiches Standbein der Marke Porsche werden wird. CB

► Porsche AG
     www.porsche.de