Bitte warten Sie.'

Die Seite wird geladen.'


Home > Technologien & Substrate > Pulverbeschichten > Aluminium-Bleche erst pulvern, dann umformen

24.09.2020

Pulverbeschichten

Pulverbeschichten, Metalllackierung: 18.03.2011

Aluminium-Bleche erst pulvern, dann umformen

Blechmaterialien, die bereits ab Werk mit einer umformbaren Pulverbeschichtung versehen sind, gelten als interessanter Zukunftsmarkt mit hohen Wachstumserwartungen. Die Institute IPF in Dresden, IPA/IFF in Stuttgart und IWU in Chemnitz haben im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsvorhabens mit der Industrie ein Precoating-Beschichtungskonzept entwickelt, das auch für KMU praktikabel ist.

Das Marktpotenzial des Pulver-Precoating-Prozesses zur Herstellung komplexer dreidimensionaler Teile gilt es zu erschließen. Sitzschale des Leichtbaustuhls "Hydra" aus pulverlack-vorbeschichtetem Aluminiumfeinblech. Quelle: Fraunhofer IWU

Das Marktpotenzial des Pulver-Precoating-Prozesses zur Herstellung komplexer dreidimensionaler Teile gilt es zu erschließen. Sitzschale des Leichtbaustuhls "Hydra" aus pulverlack-vorbeschichtetem Aluminiumfeinblech. Quelle: Fraunhofer IWU

Das Precoating-Verfahren  vereint die materialspezifischen Stärken der Pulverbeschichtung mit verfahrenstechnischen Vorteilen gegenüber der klassischen Stückgut-Pulverbeschichtung ("Postcoating"), insbesondere hinsichtlich Material- und Energieverbrauch, Platzbedarf und Investitionskosten. Dies macht das Precoating mit Pulverlacken auch für kleine und mittlere Unternehmen interessant.

Deutliche Fortschritte bei der Umformbarkeit waren bereits mit der Entwicklung eines hochflexiblen Polyallophanat Pulverlack-Prototypen zur Vorbeschichtung von Aluminiumblechen erreicht worden, der bei Temperaturen ≤ 150 °C thermisch im Umluftofen aushärtbar ist. Die pulverbeschichteten Aluminiumbleche ließen sich anschließend über Tiefziehen oder  Innenhochdruck-Blech-umformung ohne Qualitätseinbußen in komplexe Bauteile umformen. Orientierende Tests hatten zudem gezeigt, dass modifizierte Pulver auf Aluminiumsubstrat prinzipiell über IR-Strahler bei Bestrahlungszeiten von weniger als 20 s aushärtbar sind. Dabei wird eine mit den im Umluftofen eingebrannten Pulverlacksystemen vergleichbare Stabilität der ausgehärteten Filme gegenüber Schlagbeanspruchung erreicht. Ziel des aktuellen, in Zusammenarbeit mit 15 meist mittelständischen Firmen durchgeführten AIF-Zutech-Vorhabens (Förder-Nr: 271 ZBG), war die Kombination dieser neuen Pulverlacksysteme mit der am IPA/IFF entwickelten "TransApp"-Technologie zur schnellen Applikation der Pulver in extrem kompakten Beschichtungsmodulen in Verbindung mit schnellen Einbrennprozessen mittels Hochleistungs-IR-Strahlern.

Leichtbaustuhl „Hydra“ – Demonstrator für IHU-Anwendungen in der Möbelindustrie (Design: Jörg Höltje).

Leichtbaustuhl "Hydra" – Demonstrator für IHU-Anwendungen in der Möbelindustrie (Design: Jörg Höltje).

Kompakte Module

Mit verschiedenen Pulverlackrezepturen beschichtete Bleche wurden am IWU mehrachsigen umformtechnischen Beanspruchungen, wie beispielsweise dem Tiefziehen komplizierter Geometrien, unterzogen, wobei neuartige Werkzeugwerkstoffsysteme zum Einsatz kamen. Anschließend erfolgte die Bewertung der entstandenen Formteile hinsichtlich ihrer Oberflächenqualität (z.B. Glanzgradverlauf, Mikrorissbildung). Das Ergebnis: Die vom IPF entwickelten hochflexiblen und umformstabilen Pulverlack-Grundrezepturen auf Basis von Polyester-Uretdion-Bindemitteln ermöglichen in Verbindung mit speziellen IR-Absorbern die schnelle Vernetzung mittels elektrischer bzw. gasbetriebener IR-Strahler im Bereich bis weit unterhalb 1 min. Die eigentliche Bestrahlungsdauer - d.h. die Durchlaufzeit unter dem IR-Strahler - liegt je nach Blechdicke und Leistungsdichte des IR-Strahlers bis unterhalb von 10 sec. Um eine optimale Lackfilmqualität bezüglich Haftfestigkeit und Glanz auch nach einer komplexen Verformung des beschichteten Substrats zu erzielen, müssen die einzelnen Phasen des Aufschmelz- und Vernetzungsprozesses gezielt steuerbar sein. Dies ist bereits im Anlagenkonzept zu berücksichtigen. Die am IPA/IFF durchgeführten Versuche zeigen, dass durch die wandlungsfähige Anordnung und produktspezifische Ansteuerung einzelner Strahlerzonen auch bei sich verändernden Randbedingungen wie Farbton, Schichtdicke und Glanzgrad optimale Einbrennprozessabläufe darstellbar sind.

Die Grafik zeigt das stark vereinfachte Konzept einer wandlungsfähigen Anlage für die Pulverbeschichtung von bereits grundierten Platinen. Quelle: IPA/IFF

Die Grafik zeigt das stark vereinfachte Konzept einer wandlungsfähigen Anlage für die Pulverbeschichtung von bereits grundierten Platinen. Quelle: IPA/IFF

Schnelle Prozesse

Die Grafik zeigt ein exemplarisches, stark vereinfachtes Konzept einer wandlungs-fähigen Anlage zur Pulverbeschichtung von bereits grundierten Platinen. Durch die Vorbeschichtung entfällt eine Vorbehandlungsanlage. Bei einer Fördergeschwindigkeit von beispielsweise 1 m/sec ist eine Bestrahlungsdauer von max. 40 sec realisierbar. Damit lassen sich im Bedarfsfall auch kritische Anforderungen erfüllen, z.B. die Erwärmung von Platinen bis 3 mm Dicke oder das Aufschmelzen und die Vernetzung empfindlicher Pulverlackmaterialien bei gedrosselter IR-Strahler-Leistung. Bei geringem Flächendurchsatz ist eine wesentlich kürzere IR-Bestrahlungszone ausreichend, durch die die Teile mit geringerer
Geschwindigkeit laufen, z.B. mit 0,1 m/sec.

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF), Dresden, Dr. Michaela Gedan-Smolka, Tel. +49 351 4658-448, mgedan@ipfdd.de, Marcel Tuschla, Tel. +49 351 4658-227, Tuschla@ipfdd.de, www.ipfdd.de;

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Ulrich Strohbeck, Tel. +49 711 970-1764, uls@ipa.fraunhofer.de, Harald Vogelsang, Tel. +49 711 970-1763, hov@ipa.fraunhofer.de, Markus Cudazzo, Tel. +49 711  970-1761, mc@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de/lackiertechnik;

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz, Matthias Demmler, Tel. + 49 371 5397-1327, Matthias.Demmler@iwu.fraunhofer.de, www.iwu.fraunhofer.de

Dieser Beitrag stammt aus der Kategorie: ,

Kommentare (0)
Kommentar hinzufügen

Kommentar schreiben

Sie sind nicht eingeloggt

Kontakt

Marko Schmidt

Marko Schmidt

Redaktion

BESSER LACKIEREN

Tel.: +49 511 9910-321

zum Formular

Technik & Produkte

Technik & Produkte: 19.10.2018

Achtung Steinschlag

Die Steinschlagprüfung simuliert Schäden am Fahrzeug und ist eine Methode mit relativ geringem Prüfaufwand. Dennoch sollten Anwender auf diese Parameter und Eigenschaften der Prüfmaterialien achten.

mehr