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06.04.2020

Automatisierungstechnik

Automatisierungstechnik: 15.04.2011

Selektives Beschichten erschließt mehr und mehr Anwendungen

Selektives Beschichten kommt derzeit beim Beschriften, Kennzeichnen und bei Dekors zum Einsatz, wobei sich neben etablierten Verfahren neue Applikationstechniken durchsetzen.

Das selektive Beschichten dient u.a. zum Beschriften und Dekorieren. Quelle: Lufthansa

Das selektive Beschichten dient u.a. zum Beschriften und Dekorieren. Quelle: Lufthansa

Das selektive Beschichten empfiehlt sich bei mehrfarbigen Anwendungen, zum definierten  Behandeln von Schwachstellen in der Oberfläche sowie zum Erzeugen einer funktionellen Schicht, dort wo sie gebraucht wird. Metin Kuyucu vom Fraunhofer IPA, Abteilung Lackiertechnik, macht derzeit vier verschiedene Möglichkeiten aus:

  • Folienbeschichtung
  • Drucktechnik
  • Schablonenspritztechnik
  • Abdeckmasken

Zusätzlich setzen sich mehr und mehr neue Applikationsmodule zum automatisierten selektiven Beschichten durch. Dazu gehören Präzisions-Zerstäuber, LineMaker, Ultraschallzerstäuber, Ink-Jet-Technologie, Piezo-Ventil und robotergeführter Tampondruck. Dabei hat jede Technologie ganz spezielle Anwendungsbereiche:

Präzisions-Zerstäuber
Linearantriebe steuern die Farbnadel, die Zerstäuberluft gelangt über ein Magnetventil in den Lackierraum. Die Farbversorgung erfolgt über Druckbehälter oder Ringleitung. Die Arbeitsgeschwindigkeit beläuft sich auf bis zu 0,4 m/s, bei einem Unschärfebereich von rund 30% hinsichtlich der Spühstrahlbreite.Präzisions-Zerstäuber dienen zum automatisierten Bemalen von Spielzeugen, zur selektiven Kantenbeschichtung an Bauteilen ohne Maskierung sowie zum materialeffizienten Lackieren von Kleinteilen.

ETABLIERTE VERFAHREN
Die Folienbeschichtung dient zum Dekorieren und Kennzeichnen mit unifarbenen, strukturierten, bedruckten Folien oder zum Einlackieren bedruckter Folien mit Kaschierung. Dabei handelt es sich um eine temporäre Oberflächenbehandlung – nach bestimmter Anwendungsdauer werden die Folien entfernt oder erneuert. Für lange Einsatzdauer oder hohe mechanische bzw. chemische Belastung ist sie nicht geeignet. Darüber hinaus kann die Stufe an der Kante stören. Bei der Drucktechnik gibt es einerseits den Siebdruck, der sich für vielfältige Materialien jedoch nur für relativ flache Untergründe nutzen lässt. Andererseits hat sich der Tampondruck bewährt. Hier lassen sich durch den flexiblen Stempel Oberflächen mit Wellenstruktur, Stufen und Vertiefungen versehen. Dabei muss man jedoch das Objekt zur Druckmaschine bringen. Selbstklebende Kunststofffolienschablonen, Auflegemasken sowie Schablonen aus Metall bilden die verschiedenen Möglichkeiten bei der Schablonenspritztechnik. Abdeckmasken schließlich schützen Teilbereiche vor Spritznebel. Als Materialien hat der Anwender die Wahl zwischen selbstklebenden Abdeckbändern, Papier und Pappe, selbstklebenden Kunststoffmasken, Stopfen, starren oder elastischen Schutzkappen sowie Profilen zum Abdecken von Kanten.

LineMaker
Das Material wird mikrodosiert zugeführt und über Rund- oder Flachdüsen freitragend aufgetragen.

Hohe Kantenschärfte

Es sind feinste Linien mit 0,15 mm und hoher Kantenschärfe machbar, wobei  niedrig bis hochviskose Materialien zum Einsatz kommen können. Voraussetzung: Der Abstand zur Oberfläche muss genau eingehalten werden.
Einsatzgebiete des LineMaker finden sich bei der selektiven Korrosionsschutzbeschichtung mit einem Nanomaterial sowie beim Kennzeichnen von Bedienelementen mit 2K-Lack.

Ultraschallzerstäuber
Das Kennzeichen dieser Applikation ist die Vernebelung des Beschichtungsstoffs über Ultraschallwellen am Düsenausgang. Von Vorteil erweist sich dabei die enge Tropfengrößenverteilung, wodurch der Overspray sinkt. Die Zerstäuber eignen sich für niedrigviskose Materialien. Es lassen sich z.B. medizinische Implantate mit Wirkstoffen beschichten.

InkJet-Technologie
Ein Druck- oder ­Hitzeimpuls führt zum Ausstoß einzelner Tropfen aus den Düsen. Verarbeitet werden niedrigviskose Tinten und Klarlacke. Beim teilweisen Beschichten von Kunststoffscheiben mit einer Kratzschutzbeschichtung sind Anwender hier an der richtigen Adresse.

Der Präzisions-Zerstäuber hilft beim materialeffizienten Lackieren von Kleinteilen.Quelle: Fraunhofer IPA

Der Präzisions-Zerstäuber hilft beim materialeffizienten Lackieren von Kleinteilen.Quelle: Fraunhofer IPA

Piezo-Ventil
Beim Piezo-Ventil fördert Druck den Beschichtungsstoff zur Düse. Es werden einzelne, freifliegende Tropfen über kurzzeitiges Öffnen der Düse ausgestoßen. Damit sind scharf abgegrenzte Linien und Flächen möglich. Darüber hinaus lässt sich ein breites Spektrum an Materialien verarbeiten. Beispiele: Mehrfarbenbeschichtung von Kunststoffbauteilen.

Tampondruck
Ein Roboter verfügt über mehrere, dem Objekt angepasste Stempel (Tampons). Diese nehmen robotergeführt die Farbe von der Druckvorlage (Klischee) auf und übertragen das Motiv auf das Objekt. Es entstehen Motive mit höchster grafischer Qualität. Ebenso ist das Bedruckung von Großobjekten möglich.    

3 FRAGEN AN...

Metin Kuyucu, Fraunhofer IPA, Abteilung Lackiertechnik

Metin Kuyucu

Metin Kuyucu

Welches der neuen Verfahren zum selektiven Beschichten hat Ihrer Meinung nach die größten Chancen?

Die Verfahren haben unterschiedliche Vorteile, die je nach Anwendungsfall zum Tragen kommen. Derzeit ist der Präzisionszerstäuber oft am besten einsetzbar, weil er durch die Luftzerstäubung den gängigen Applikationsverfahren für Lacke entspricht. In Zukunft werden aber overspray-freie Verfahren wie das Piezo-Ventil zunehmend neue Anwendungen erschließen. Noch sind hier Abstriche bei Effektausbildung und Geschwindigkeit zu machen.

Welche wirtschaftlichen Vorteile sind damit verbunden?

Das Piezo-Ventil ermöglicht overspray-freies Beschichten, wodurch die Overspray-Abscheidung mit ihrem hohen Energie- und Platzbedarf entfallen kann. Bei mehrfarbigen Beschichtungen erübrigt sich das Abkleben und damit auch das Trocknen zwischen den Lackaufträgen. Zudem wird Lackmaterial eingespart, da der Lack nur dort aufgebracht wird, wo er notwendig ist.

Für wen eignet es sich besonders?

Das Piezo-Ventil eignet sich vor allem für das lokal begrenzte Auftragen von Lacken, z.B um individuelle Kennzeichnungen aufzubringen. Zudem empfiehlt es sich für die reproduzierbare Applikation von hochviskosen und abrasiven Materialien.

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Abteilung Lackiertechnik, Stuttgart, Metin Kuyucu, Tel. +49 711 970-1792, metin.kuyucu@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de/lackiertechnik

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