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23.02.2020

Metalllackierung

Automobillackierung, Vorbehandeln & Entlacken, Metalllackierung, Automatisierungstechnik: 25.03.2014

Ergebniskonstanz dank Filamenten

Schwertbürsten sorgen in den Daimler-Werken für partikelfreie Karosserien und Kabinen

Schmutz oder Staubpartikel auf Blechkarosserien, die bei der Lackierung in den Lackfilm eingebunden werden, führen oftmals zu Nacharbeit oder, im ungünstigsten Fall, zu deren erneutem Lackieren. Um das zu vermeiden, setzt Daimler jetzt in allen Werken auf das Schwertbürstenverfahren.

Die Grafik veranschaulicht das Funktionsprinzip der Schwertbürstenreinigung. Quelle (Foto und Grafik): Wandres

Die Grafik veranschaulicht das Funktionsprinzip der Schwertbürstenreinigung. Quelle (Foto und Grafik): Wandres

Um zu beschichtende Flächen von angelagertem Staub und Schmutzpartikeln zu befreien, gibt es am Markt mehrere im Einsatz befindliche Verfahren:

  • Abblasen mit ionisierter Luft
  • Abreinigen mit Emu-Federn
  • Partikelentfernung mit der Schwertbürstentechnologie

Die Daimler AG setzte über viele Jahre im Werk Sindelfingen das für die Reinigung der Pkw-Karossenaußenhaut übliche Standardverfahren mit Emu-Federn ein. Die Reinigung der Lkw-Fahrerhauskabinen am Standort Wörth erfolgte bisher mit manuellem Einsatz und mit ionisierter Luft in einem Blasportal. Die Smart-Karosserien wurden in der Anfangszeit der Produktion von Hand mit ionisierter Luft von Partikeln befreit. Im Zuge von Anlagenmodernisierungen überdachten die Verantwortlichen die eingesetzten Reinigungsverfahren und prüften alternative Techniken.

Die Außenhaut der Lkw-Fahrerkabine wird mit den Schwertbürsten von Schleifstaub und Partikeln gereinigt. Quelle: Ingenieurbüro Fischer

Die Außenhaut der Lkw-Fahrerkabine wird mit den Schwertbürsten von Schleifstaub und Partikeln gereinigt. Quelle: Ingenieurbüro Fischer

Im Zuge des Anlagenumbaus wurden die vier Decklacklackierlinien in Sindelfingen mit Roboterschwertbürsten ausgestattet. Die Reinigung vor der Applikation des Basislacks erfolgt seitdem durch zwei Bürstsysteme, die in 90 Sekunden die komplette Karosserie säubern.

Im Zuge des Anlagenumbaus wurden die vier Decklacklackierlinien in Sindelfingen mit Roboterschwertbürsten ausgestattet. Die Reinigung vor der Applikation des Basislacks erfolgt seitdem durch zwei Bürstsysteme, die in 90 Sekunden die komplette Karosserie säubern.

Filamente oder Federn

Im Stammwerk Sindelfingen durchliefen die Pkw-Karosserien Walzen mit Emu-Federn, die der Form der Karosserie nicht durchgängig optimal nachgeführt werden konnten. Daraus resultierten Bereiche, wie z.B. die Kennzeichenmulde oder der Übergang von Frontscheibenöffnung zum Dach, die mit Zusatzaufwand gereinigt werden mussten. Die Modernisierung der Lackieranlage wurde schließlich dazu genutzt, das bestehende Reinigungsverfahren in Frage zu stellen und ein Schwertbürstensystem zu testen. Zunächst wurden flache Geometrien gereinigt und das erzielte Ergebnis ausgewertet. Bei dieser Versuchsreihe schnitten beide Methoden gleich gut ab. Bei der im nächsten Schritt folgenden Bearbeitung von Karosserien zeigten sich jedoch deutliche Unterschiede im Reinigungsergebnis. Zunächst fällt auf, dass die walzenförmig angeordneten Federn, im Gegensatz zum schlanken Schwert der Bürste, die Karosseriekontur nicht komplett erfassen. Weiterhin brechen die Federn, wenn diese zu nah an die Karosserie herangefahren werden beziehungsweise zu tief in Öffnungen eintauchen. Für die Emu-Federn ist eine große Absaughaube notwendig, um die aufgenommenen Partikel zu entsorgen. Die Filamente der Schwertbürsten hingegen werden beim Umlaufen kontinuierlich durch ein Rakel gereinigt und die Partikel letztlich über den kompakten Absaugstutzen im Umlenkbereich der Bürste entsorgt. Die Filamente greifen so immer in sauberem Zustand und durch "Ingromat" (Antistatik- und Reinigungsflüssigkeit) mikrobefeuchtet, an der Oberfläche an. Im Gegensatz zu der Emu-Walze, die die Partikel nur teilweise aufnimmt, werden bei der Schwertbürste die Teilchen durch Kapillarkräfte an die Filamente gebunden und somit sicher entsorgt. Durch die Beweglichkeit des Bürstenschwertes können Problemzonen gezielt angesteuert, gereinigt und die Partikel aus der Fertigungslinie effektiv abgeführt werden. Die druckluftgeregelte, automatische Feinanpassung des Bürstengurtes an die Oberfläche gestattet es, dass konvex und konkav gekrümmte Bereiche optimal gereinigt werden. Entsprechendes Teachen des Roboters ermöglicht, den Reinigungsumfang definiert festzulegen und dem jeweiligen Karosserietyp anzupassen. Den Emu-Federn fehlen alle diese Anpassungsmöglichkeiten an die Oberfläche und auch die Möglichkeit ihre Wirkung im Prozess zu kontrollieren. Nach Abschluss der Testreihe stand fest, dass die Filamente den Federn überlegen sind und deshalb die Reinigung in den Linien zukünftig mit Hilfe der Schwertbürsten aus dem Hause Wandres erfolgt.

UMSTELLUNG IM LKW-WERK WÖRTH
Im Zuge des "No-Touch"-Programms im Werk Wörth erfolgte die Umstellung von manueller auf vollautomatische Reinigung. Die bisherige manuelle Reinigung mit Staubbindetüchern wurde auf eine weitgehend automatisierte Reinigung mit robotergeführten Schwertbürsten umgestellt. Damit kann ein konstanteres Reinigungsergebnis erzielt und somit die Nacharbeit und die Rückläuferquote reduziert werden. Die automatisierte Reinigung hat auch Vorteile im Bezug zu den Dimensionen der Lkw-Kabinen von rund 2,5 m x 2,5 m x 2,5 m. Diese Reinigungsaufgaben werden von zwei robotergeführten Bürsten mit einem Achsmaß von einem Meter und einer Filamentlänge von 50 mm übernommen. Die Systeme von Wandres haben rund 2,5 min Zeit um nahezu den kompletten Kubus mit all seinen Vertiefungen, Stegen, Regenablaufrinnen usw. zu reinigen, bevor der wasserbasierte Decklack aufgebracht wird. Die Verfahrgeschwindigkeit der Roboter wird auf die zu reinigende Fläche abgestimmt. So werden die Türen mit 400 m/min abgefahren, das Dach mit 600 m/min und die Rückwand mit 450 - 600 m/min.

Entscheidung mit Weitblick

Im Zuge des Anlagenumbaus wurden die vier Decklacklackierlinien in Sindelfingen mit Roboterschwertbürsten ausgestattet. Die Reinigung vor der Applikation des Basislacks erfolgt seit dem durch zwei Bürstsysteme, die in 90 sek die komplette Karosserie säubern. Das Investitionsvolumen für diese Technologie lag höher als für die herkömmlichen Emu-Federn. Durch die erzielte größere Prozesssicherheit wurde jedoch gleichzeitig in zukünftige Möglichkeiten investiert, denn die geometrische Komplexität von Karosserien hat bereits und wird auch künftig weiter zunehmen.

Für den Smarten

Die in Sindelfingen gesammelten Erfahrungen wurden auf das Smart-Werk in Hambach übertragen. Denn das bis dahin rein manuelle Reinigen mit ionisierter Luft wurde mit einer Roboterschwertbürste kombiniert, um die Partikelanzahl durch das effektive Abführen dieser aus dem Arbeitsbereich nachhaltig zu reduzieren. Da die Qualität mit der Bürstenreinigung konstant hoch gehalten werden konnte, wurde auch die neue, im Jahr 2013 in Betrieb genommene Lackiererei in Hambach mit zwei Roboterschwertbürsten aus dem Hause Wandres ausgerüstet. Die Karosserien passieren zum Entfernen der "groben" Partikel zunächst einen Blastunnel. Anschließend werden die A-Flächen, d.h. Außenhaut und Türeinstiegsbereiche, mit den Bürsten von dem feinen Staub, der vom Zwischenschleifen nach der KTL-Lackierung stammt, befreit. In der nächsten Kabine erfolgt die Applikation des Basislackes. In Hambach wird eine 1-Lack-Linie betrieben, d.h. es steht keine weitere Lackierlinie zur Verfügung. Die Anlage muss stabil laufen, da ansonsten das Montageband stillsteht. Die Hochlaufphase der neuen Lackiererei betrug vier Wochen. In dieser Zeit mussten alle Stationen aufeinander abgestimmt werden, damit die Serienproduktion mit konstanter Qualität gestartet werden konnte. Die Roboter mit den 520 mm langen Bürstenschwerten wurden entsprechend den Geometrien geteacht und die erzielten Reinigungsergebnisse waren am Ende der Hochlaufphase deutlich konstanter als in der alten Lackiererei.

Für die Starken

Im größten Lkw-Montagewerk der Welt in Wörth werden mittlerweile in zwei der drei Lackierlinien die Lkw-Fahrerhauskabinen mit je zwei Roboterschwertbürsten gereinigt (s.Kasten). Daimler ist mit dem Schwertbürstenverfahren in allen Werken sehr zufrieden, denn das Ziel der Automatisierung – "Ein konstanteres Ergebnis ist das bessere Ergebnis" – wurde erreicht.

Wandres GmbH micro-cleaning, Buchenbach-Wagensteig, Ulrich Günther, Tel. +49 7661 9330-400, u.guenther@wandres.com, www.wandres.com

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