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Pulver-Kreislaufführung günstig regeln und überwachen
Im Rahmen eines ZIM-Projekts haben das Fraunhofer IPA und Eurocircuits eine laseroptische Partikelzählertechnik zur Überwachung und Regelung des Pulverlackkreislaufs entwickelt. Ziel ist ein höherer Erst-Auftragswirkungsgrad, eine konstante Schichtdicke und eine verbesserte Materialeffizienz in Pulverbeschichtungsanlagen.
Pulverlack effizient nutzen, gleichmäßig applizieren und die Qualität stabil halten – diesen Anforderungen begegnet ein laufendes ZIM-Forschungsprojekt mit einem intelligenten Regelkonzept für den Pulverkreislauf. Entwickelt wurde es vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA gemeinsam mit der Firma Eurocircuits Erkelenz GmbH. Im Zentrum steht ein laseroptischer Partikelzähler, kombiniert mit einem regelbaren Wirbelkammersichter.
Sensorik trifft Aktorik
Kern des Systems ist ein kostengünstiger Partikelzähler („OPC N3“ von Alphasense), der 24 Partikelgrößenklassen laseroptisch differenzieren kann. Gekoppelt wird er mit einer patentierten Aktorik des Fraunhofer IPA: einem regelbaren Wirbelkammersichter, der die Partikelgrößenverteilung im Pulverlackkreislauf aktiv beeinflussen kann. Ziel ist eine stabile Verteilung, die der des ursprünglichen Frischpulvers entspricht – und damit eine gleichmäßige Beschichtung von Beginn an.
Das System ermöglicht eine Regelung des Kreislaufs: Der Sichter fördert gezielt feinere Partikelanteile aus dem Vorratsbehälter, um das natürliche Ungleichgewicht zwischen abgelagertem und rückgewonnenem Pulver auszugleichen. So werden Qualitätseinbußen und Abweichungen im Schichtaufbau minimiert. Die Parametrierung des Systems erfolgt über eine auf umfangreichen Versuchen basierende Optimierungsroutine.
Systematische Parameterstudien
Im Forschungsvorhaben wurden umfangreiche Versuchsreihen durchgeführt – mit variierenden Auflademethoden (Korona, Tribo), Sprühparametern, Werkstückgeometrien und Kabinenbedingungen. Dabei zeigte sich: Ohne Regelung sinkt der Auftragswirkungsgrad im Kreislauf signifikant. Mit geregeltem Sichter jedoch bleibt die Qualität stabil – trotz komplexer Bauteilgeometrien.
Die Sensortechnik kann an verschiedenen Stellen im Prozess installiert werden, z.B. im Overspraybereich oder im Pulverschlauch. Die optimale Position für reproduzierbare Messwerte ist derzeit noch Gegenstand weiterer Forschung.
Mehr im Abo: Abonnenten von BESSER LACKIEREN erfahren im vollständigen Artikel in Ausgabe 12/2025:
- Wie der Wirbelkammersichter konkret funktioniert und welche Parameter er steuert
- Welche Positionen im Pulverkreislauf sich besonders für die Sensorik eignen
- Welche Rolle die KAP-Sim-Rechnung bei der Auslegung des Systems spielt
Zum Netzwerken:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Michael Hilt, Tel. +49 711 970-3820, michael.hilt@ipa.fraunhofer.de
Dr.-Ing. Karlheinz Pulli, Tel. +49 711 970-1125, karlheinz.pulli@ipa.fraunhofer.de
Markus Cudazzo, Tel. +49 711 970-1761, markus.cudazzo@ipa.fraunhofer.de
www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung
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