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21.11.2017

Trocknen

Trocknen: 05.09.2017

Karosserien von innen aufheizen

Querfahrweise und modularer Aufbau ermöglichen kompakte Trocknungsanlagen

"EcoInCure" heißt ein innovatives Verfahren für die Trocknung von Karosserien. Seine Besonderheit besteht darin, dass Weitwurfdüsen warme Luft in den Fahrzeug-Innenraum blasen und die Karosserie von innen aufheizen. Die Vorteile: Kompakte Layouts, geringerer Energieeinsatz, gleichmäßigeres Aufheizen und Abkühlen sowie ein sehr guter Lackverlauf.

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Die Strömungsführung des Trocknungsverfahrens sorgt für einen bestmöglichen Decklackverlauf. Quelle (zwei Abbildungen): Dürr Systems AG

"Bei ‚EcoInCure‘ fahren die Karosserien quer durch den Trocknertunnel. Dadurch reduziert sich der Platz pro Karosserie im Vergleich zum Längsdurchlauf von 5,50 m auf 2,40 m", erklärt Dietmar Wieland, stellvertretender Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung des Dürr-Geschäftsbereichs Paint and Final Assembly Systems. "Hinzu kommen – im Vergleich zu den heute üblichen Trocknern – ein geringerer Energieeinsatz sowie positive Auswirkungen auf den Decklackverlauf, weil wir die Karosserie von innen und damit von der nicht lackierten Seite her erwärmen." Zu den Kennzeichen des Trockners zählen der modulare Aufbau und die getaktete Fahrweise. Jedes Modul ist mit Umluftkanälen und Ventilatoreinheiten ausgestattet. Durch das kompakte Design und den modularen Aufbau eignet sich das Verfahren auch für Umbauten, denn die Module erlauben eine Kapazitätserweiterung innerhalb der üblichen Industriehallenraster. Außerdem können zwei Module übereinander gestellt werden, weil die Umluft-aggregate in das Modul integriert sind und sich damit auf derselben Ebene befinden. Separate Stahlbauten zur Aufnahme der Lüftungstechnik in der Ebene darüber entfallen.

Belüftungssystem

Herzstück des Trockners ist ein ausgeklügeltes Beheizungssystem. Die Erwärmung der Umluft erfolgt – unter Nutzung der Wärme aus der Thermischen Abgasreinigung (TAR) – über einen zentralen Wärmetauscher. Die Luftführung ist variabel und präzise, reduziert Druckverluste und bietet einen elektrischen Gesamtenergiebedarf, der im Vergleich mit herkömmlichen Trocknern eine Einsparung von 25% ermöglicht. In den Trocknernutzraum selbst blasen Weitwurfdüsen die Luft über die Frontscheiben in das Innere der Karosserie. Unterstützt wird die Aufheizung je nach Bedarf durch Front- und Bodendüsen im Schweller- und Unterbodenbereich. Dies sorgt für ein besonders gleichmäßiges Aufheiz- und Abkühlverhalten der gesamten Karosserie. Temperaturmessungen an Karosserien belegen, dass – im Vergleich zu herkömmlichen Trocknern – mit diesem Verfahren die Aufheizzeiten nach der Kathodischen Tauchlackierung (KTL) um bis zu 30% kürzer ausfallen. Die regelbaren Volumenströme der Trocknungsumluft bieten zudem viel Spielraum zur Modellierung der Einbrennkurven. "Damit werden thermische Bauteilspannungen reduziert und es lassen sich geringere Temperaturdifferenzen umsetzen, die wiederum Vorteile bei Multi­substraten heutiger und zukünftiger Fahrzeuggenerationen bieten", erläutert Dietmar Wieland. "Diese Art der Trocknung erhöht die Prozesssicherheit."

Gleichmäßige Erwärmung dickwandiger Strukturteile

Weitere Herausforderungen der KTL-Trocknung bestehen im Bereich der massiven Strukturbauteile wie beispielsweise bei den Schwellern der Cabrios. Messpunkte, die Dürr in diesen Bereichen platziert hat, belegen die gleichmäßige Erwärmung trotz höherer Materialstärken. "Strukturen dieser Art werden insbesondere beim Bau von Elektroautos eine zunehmende Rolle spielen", berichtet Wieland weiter. Hintergrund ist, dass bei Elektroautos die Schweller komplexer und schwerer ausgebildet werden müssen, um die Batterien im Falle eines Unfalls zu schützen.

Aufbau des Moduls: Vor der Karosserie befindet sich der Kanal für die Zuluft, die durch die Frontscheibenöffnung in die Karosserie geblasen wird. Die  Absaugung der Umluft erfolgt im Heckbereich.

Aufbau des Moduls: Vor der Karosserie befindet sich der Kanal für die Zuluft, die durch die Frontscheibenöffnung in die Karosserie geblasen wird. Die Absaugung der Umluft erfolgt im Heckbereich.

Typenspezifische Anpassung

Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens testete Dürr anhand einer SUV-Karosserie, die sowohl mit einem konventionellen Trockner als auch mit "EcoInCure" aufgeheizt wurde. Die Vorgabe lautete: Halten aller Bauteiltemperaturen bei 185 °C über einen Zeitraum von mehr als 20 min. Thermobilder machten die Unterschiede sichtbar. Beim konventionellen Trockner erfüllen – im Gegensatz zu "EcoInCure" – große Bereiche der Karosserie das Kriterium nicht. "Wir können die Temperatur und die Volumenströme typspezifisch anpassen, so dass für jede Karosserie individuelle Aufheiz- und Abkühlprozesse definierbar sind", sagt Dietmar Wieland.

Sehr gute Lackappearance

Wie wirkt sich die Trocknung von innen auf den Lackverlauf aus? "Das haben wir zusammen mit BASF untersucht – erst im Labor, dann an einer Karosserie. Wir haben mit minimalen Strömungsgeschwindigkeiten gearbeitet. Das Ergebnis war ein störungsfreier Lackverlauf mit einer hervorragenden Appearance", freut sich D. Wieland. Mit Blick auf die Qualitätssicherung erhält jede Karosserie für den gesamten Trocknungsprozess einen individuellen, software-gestützten Qualitätsnachweis. Damit sind die Trocknungsbedingungen sowohl bei der Lackvernetzung als auch bei der Stahl- und Aluminiumaushärtung für die Crashsicherheit exakt nachvollziehbar. Die Daten werden über die Software-Lösung "iTAC.IoT.Suite" erfasst und ausgewertet. Damit ist die lückenlose digitale Verfolgung der Trocknungsbedingungen für die Karosserie sichergestellt.

Dürr System AG, Bietigheim-Bissingen, Dietmar Wieland, Tel. +49 7142 781490, dietmar.wieland@durr.com, www.durr.com

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