Bei der Spritzlackierung ist die Entstehung von Lacknebel eine unerwünschte Nebenerscheinung: So sind zum Vermeiden von Verschmutzung enorme Luftmengen erforderlich, Lack wird verschwendet und Flächen, die nicht lackiert werden dürfen, müssen maskiert werden. Entwicklungen am Fraunhofer IPA zeigen nun Alternativen auf.
Die Möglichkeiten der neuen Applikationstechnik sind vielfältig: Aktuelle Anwendungen liegen vor allem in der Dekoration von Bauteilen, indem Teilflächen andersfarbig lackiert werden oder Dekorationen aufgebracht werden – unter Vermeidung von aufwendigen manuellen Abklebe- und Maskierarbeiten. Auch das Freihalten von Teilflächen ist ein Nutzen, wenn zum Beispiel ein Gleitlack nicht auf Bremsscheiben gelangen darf oder der gezielte Kantenschutz zu gewährleisten ist. Umgekehrt kann auch mit dieser Methode ein Maskiermaterial automatisiert appliziert werden, um danach beispielsweise in ein Tauchbecken zur Beschichtung einzufahren. Vorteilhaft sind auch die Vermeidung von Lackverlusten, was zu Einsparungen von bis zu 50 Prozent des Materialverbrauchs führt, ebenso wie Reduktion der Kabinenbelüftung, um so den Energieverbrauch um 30 Prozent zu senken.
Um dies zu ermöglichen, waren Forschungsarbeiten am Fraunhofer IPA in unterschiedlichen Richtungen nötig. Der Ansatz besteht darin, über Mikrodosierventile für den Lackauftrag gezielt Einzeltropfen zu erzeugen. Dabei ist die Wechselwirkung zwischen dem Lackmaterial zu dem Ventil wichtig. Die Kombination von fluiddynamischen Simulationen und neuartigen Messungen der Dehnviskosität mit einem Kapillarviskosimeter hat hier die Grundlagen geliefert – was von der Fachjury der AiF e. V. mit dem Otto von Guericke-Preis belohnt wurde.
Als Nächstes wurde eine deutlich höhere Genauigkeit der Düsenbewegung mittels Roboter gefordert. Dazu wurde eine Online-Bahnkorrektur mit einem Laserscanner eingesetzt, für die sich die Synergie verschiedener Bereiche am Fraunhofer IPA bezahlt gemacht hat.
Abb. 1: Maskierungsfreie Dekoration auf einem Fahrzeugteil (Bild: Fraunhofer IPA)
Abb. 2: Laserscanning zur Korrektur der Roboterbewegung (Bild Fraunhofer IPA)
Die aktuelle Forschung beschäftigt sich nun damit, die Prozesssicherheit weiter zu erhöhen. In dem geförderten Projekt wird eine optische miniaturisierte Messtechnik entwickelt, die während des Beschichtungsprozesses die Tropfenbildung beobachtet. Darauf baut ein Regelalgorithmus auf, der basierend auf maschinellem Lernen Parameter nachregulieren kann, um jederzeit die beste Qualität der Tropfen zu gewährleisten, also zum Beispiel die Größe und Geschwindigkeit auch bei Viskositätsschwankungen konstantzuhalten.
