Technologien Kunststofflackierung
Bewerbungsfrist vom BESSER LACKIEREN Award 2026 verlängert!
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Schnelle Simulation dank KI
Ein Forschungsprojekt von Hochschule Esslingen und Fraunhofer IPA kombiniert physikalische Simulationen mit Künstlicher Intelligenz, um die elektrostatische Lackierung von Kunststoffteilen effizienter und praxisnäher auszulegen.
Die physikalische Modellierung mittels fluiddynamischer Simulationen (CFD) ist seit Jahren ein wichtiges Werkzeug zur Auslegung und Optimierung von Lackierprozessen. Doch steigende Anforderungen an Genauigkeit und Detailtiefe führen zunehmend zu hohen Rechenzeiten. Genau hier setzt das Projekt „Physikbasierte KI-Modellierung zur Effizienzsteigerung bei der elektrostatischen Lackierung von Kunststoffen (KuELa)“ an. Ziel ist es, klassische Simulationen mit Methoden des maschinellen Lernens zu kombinieren und so neue Wege für die Prozessoptimierung zu eröffnen.
Physik und KI als Kombinationsmodell
Im Projekt verfolgen die Beteiligten zwei eng miteinander verzahnte Ansätze: Zum einen sollen neuronale Netze die rechenintensiven CFD-Simulationen deutlich beschleunigen. Zum anderen dienen diese beschleunigten Modelle als Datenbasis für anwenderfreundliche KI-Werkzeuge, die Vorhersagen zur Lackiergüte unter Berücksichtigung relevanter Prozessparameter ermöglichen.
Der Fokus liegt auf der elektrostatisch unterstützten Spritzlackierung von Kunststoffen. In der industriellen Praxis wird das Potenzial der Elektrostatik bislang häufig nicht ausgeschöpft – entweder, weil sie gar nicht eingesetzt wird oder weil die Prozessführung nicht optimal ist. Dabei lassen sich laut Projektpartnern Materialeinsparungen von bis zu 40% erzielen.
Erdung als zentraler Einflussfaktor
Ein wesentlicher Projektschritt bestand darin, bestehende Simulationen so weiterzuentwickeln, dass Kunststoffbauteile nicht mehr als ideal leitfähig betrachtet werden. Denn bei realen Bauteilen ändern sich die Randbedingungen während des Lackierprozesses kontinuierlich: Aufgebrachte elektrische Ladungen fließen nicht sofort ab, was zu einer Abstoßung nachfolgender Lacktröpfchen führt. Der Auftragswirkungsgrad kann dadurch deutlich sinken – erste Untersuchungen zeigen Verluste von ebenfalls bis zu 40%, wenn Erdung und Lackierprogrammierung nicht aufeinander abgestimmt sind.
Mit einem neu entwickelten Simulationsmodell konnte der Einfluss der Bauteilerdung erstmals realitätsnah abgebildet werden. Darauf aufbauend soll der Einsatz der Elektrostatik insbesondere für Kunststoffbeschichter deutlich vereinfacht und sicherer ausgelegt werden.
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- Wie neuronale Netze CFD-Simulationen konkret beschleunigen
- Welche Prozessparameter den Auftragswirkungsgrad besonders beeinflussen
- Welche nächsten Entwicklungsschritte im Projekt KuELa geplant sind
Zum Netzwerken:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Oliver Tiedje, Fraunhofer IPA, Stuttgart, Tel. +49 711 970 1773, oliver.tiedje@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung
Hochschule Esslingen, Prof. Hendrik Dubbe, Esslingen, Tel. +49 711 397 3562, hendrik.dubbe@hs-esslingen.de, www.hs-esslingen.de
