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Schienenfahrzeuge

Schienenfahrzeuge: 10.10.2016

Schienenfahrzeuge innovativ und effizient lackieren

Wie sich bei konsequenter Ausnutzung aller Potenziale über 50% Energie sparen lassen

Lackieranlagen für Schienenfahrzeuge können durch den Einsatz von Energiesparsystemen effizient betrieben werden. Wichtig ist eine sorgfältige Planung. Das Fraunhofer IPA  setzt dazu innovative Planungstools ein, wie z. B. das rechnergestützte "CoaTway".

Diese Großraumanlage zur Lackierung von Schienenfahrzeugen verfügt über eine sektionale Lüftung: Es wird also nur dort gelüftet, wo auch lackiert wird. Quelle: Fraunhofer IPA

Diese Großraumanlage zur Lackierung von Schienenfahrzeugen verfügt über eine sektionale Lüftung: Es wird also nur dort gelüftet, wo auch lackiert wird. Quelle: Fraunhofer IPA

Lackieranlagen für Schienenfahrzeuge haben naturgemäß große Dimensionen. Eine kombinierte Lackier- und Trockenanlage für Wagenkästen ist zum Beispiel 75 m lang, 6 m breit und 6 m hoch. Zum Lackieren und zum Trocknen sind enorme Luftmengen erforderlich, um die Arbeitsschutz- und Qualitätsanforderungen erfüllen zu können. Wird nach herkömmlichen Methoden geplant, so ergeben sich hohe Energiekosten. In der jüngsten Vergangenheit sind verschiedene Energiesparsysteme entwickelt worden, die den Energieverbrauch nachhaltig senken. Die nachstehenden Ausführungen sollen zeigen, dass es möglich ist, diese Lackieranlagen so zu planen, dass sie wirtschaftlich arbeiten können.

Energiesparsysteme für Lackieranlagen von Schienenfahrzeugen: Bei Lackieranlagen für Schienenfahrzeuge gibt es mannigfache Energie-Einsparpotenziale, z.B. durch:

  • den Einsatz von Wärmerückgewinnungssystemen,
  • die Anpassung der Luftmengen an den jeweiligen Betriebszustand,
  • die sektionale Lüftung.

Wärmerückgewinnungssysteme, wie z. B. Kreuzstrom- oder  Rotationswärmetauscher nutzen die Wärme der Abluft, um die kalte Zuluft vorzuwärmen und damit Energie zur Aufheizung der Zuluft einzusparen. Der Einsatz von frequenzgeregelten Ventilatoren zur Anpassung der Luftmenge an den jeweiligen Betriebszustand (Volllast nur bei der Lackapplikation, Teillast beim Trocknen und Standby bei vorbereitenden Arbeiten) spart Heiz- und Elektroenergie ein und ermöglicht zudem eine präzise Druckregelung. Die sektionale Lüftung bietet sich ideal bei großräumigen Lackieranlagen für Schienenfahrzeuge an. Insgesamt ist bei konsequenter Ausnutzung aller Einsparpotenziale über 50% Energieeinsparung möglich.

ANFORDERUNGEN
Um eine Lackieranlage für Schienenfahrzeuge optimal planen zu können, ist es wichtig, die Anforderungen an die Luft- und Wärmetechnik sowie an den Arbeits- und Umweltschutz zu kennen und zu erfüllen. Nach dem Stand der Technik ergeben sich:
Lufttechnische Anforderungen: Schaffung einer homogenen und vertikalen Luftströmung im Lackierbereich mit Luftgeschwindigkeiten ≥ 0,30 m/s; Zulufteinlass flächendeckend über Filterdecke, Absaugung möglichst rund um das Fahrzeug über berostete Kanäle
Wärmetechnische Anforderungen: Isolation aller temperaturführenden Baugruppen; Einsatz von Beheizungseinrichtungen mit feuerungstechnischem Wirkungsgrad ≥ 90% und Trocknungsbeschleunigung mittels erwärmter Umluft (kombinierte Spritz-/Trockenkabine).
Umweltschutzanforderungen: Abluftmündungshöhe und -austrittsgeschwindigkeit entsprechend der VDI-Richtlinie 2280; max. 3 mg/m³ Reststaub in der Abluft und Einhaltung der VOC-Verordnung
Arbeitsschutzanforderungen: Einsatz von mobilen Lackier-arbeitsbühnen; Schallpegel im Lackierbereich ≤ 80 dB(A) und Beleuchtungsstärke ≥ 800 Lux

Maßgeschneiderte Anlagen für den gesamten Prozess der Lackierung von Schienenfahrzeugen: Der Lackierprozess eines Schienenfahrzeugs umfasst auch das Spachteln, den Dickschichtauftrag und das Schleifen. Die Arbeitsschritte Spachteln und Dickschichtauftrag werden üblicherweise nicht in den Lackierkabinen durchgeführt. Sie erfordern jedoch Maßnahmen zur Einhaltung der Arbeitsschutzvorschriften. Dazu werden Absaugsysteme unmittelbar am Arbeitsplatz eingesetzt und sorgen für eine Beseitigung der gesundheitsschädlichen Lösemittel und des Oversprays. Der Schleifprozess stellt  eine beträchtliche gesundheitliche Gefahr für die Werker dar. Speziell für den Einsatz in Großraumkabinen konzipierte Schleifstaubabsauganlagen reduzieren das Maß an gesundheitlicher Belästigung auf ein Minimum. In Verbindung mit Hubarbeitsbühnen ist die Handhabung ergonomisch optimal. Im Finishbereich sind vereinzelt kleinflächige Nach­lackierarbeiten erforderlich. Dabei kommen mobile Absaugeinrichtungen zum Einsatz, die Overspray und Lösemittel wirksam beseitigen. Ansätze zur Automatisierung: Die Entwicklung der Applikationstechnik ist so weit fortgeschritten, dass bereits automatisierte Lackierungen von Schienenfahrzeugen in der Praxis möglich sind. Dazu kommen entweder Lackierportale oder schienengeführte Lackierroboter zum Einsatz. Aufgrund der geringen Stückzahlen ist jedoch in vielen Fällen kein wirtschaftlicher Vorteil zu erzielen.

Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Michael Hilt, Tel. +49 711 970 3820, michael.hilt@ipa.fraunhofer.de, Werner Durst, Mobil: +49 171-7796286, werner.durst@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung

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