Filterung für Spritzlackieranlagen

Die technische Gestaltung des Luftstroms von Spritzlackieranlagen mit dem Ziel guter Arbeitsumgebungsbedingungen ist ein besonders schwieriges Unterfangen.

Das Konzept für den Luftstrom – Luft wird oben eingeführt und unten abgesaugt – wirkt recht einfach, führt aber dennoch häufig zu einem alles andere als gleichförmigen Luftstrom. Die reine Größe der Produktionsanlage macht deutlich, dass ein gleichförmiger Luftstrom durch die Filter bei Vermeidung eines Wind-Tunnel-Effekts zwischen zwei Lackieranlagen eher eine Kunst als eine Wissenschaft ist.

Einsparungen beim Lackverbrauch

Dieser Aspekt bei der Optimierung des Spritzlackierverfahrens ist offensichtlich von großer Bedeutung und kann in mehrfacher Hinsicht erheblich zur Optimierung bei den Betriebskosten und der Produktivität einer Produktionsanlage beitragen. So ließen sich erhebliche Mengen Lack einsparen, wenn die Beschichtungsstärke reduziert oder auf ein einheitliches Niveau gebracht werden könnte oder wenn eine bessere Lackübertragung erzielt würde, bzw. es ließe sich eine höherer Produktionseffizienz erzielen, wenn die Anlagen seltener gereinigt und gewartet werden müssten.

In letzter Zeit hat Camfil die Leistung unterschiedlicher Anlagenkonstruktionen auf eine etwas wissenschaftlichere Art und Weise analysiert. Der Schwerpunkt der Untersuchung lag dabei auf der Optimierung des Luftstroms zur Verbesserung der Leistung und zur Senkung der Kosten. Mithilfe von CFD-Berechnungen (Computational Fluid Dynamics) wurde am Computer der Luftstrom verschiedener Modelle und Szenarien simuliert. Bei dieser Arbeit kam ein spezielles CFD-Programm für Luftstrommodelle in der Produktionsumgebung zum Einsatz. Die Konzentration auf den Aspekt des Luftstroms in der Spritzlackieranlage und die stetig steigende Rechenleistung veranlassten zuerst Ford und später andere Hersteller dazu, auf den CFD-Zug aufzuspringen. Diese Herangehensweise kommt inzwischen auch bei anderen Produktionsanlagen und anderen Automobilherstellern zum Einsatz.

Beschichtungsanlage

Ein typisches Beispiel ist die in Abbildung 1 dargestellte Beschichtungsanlage. Der Übersichtlichkeit halber wurden die Seitenwände und die Außenkonstruktion der Anlage in der Darstellung weggelassen.

Im Wesentlichen gelangt die Luft von oben über Filter mit Rollout-Medien in die Anlage. Die Luft strömt dabei die beiden an der Decke der Anlage angebrachten Düsen zur Lackierung der horizontalen Flächen, die acht seitlichen Düsen für die vertikalen Oberflächen und die Fahrzeugkarosserie selbst entlang sowie durch den Gitterboden bis zur Wasserablaufleiste und zum Austritt.

Die Fahrzeuge befinden sich in enger Abfolge auf dem Band, d. h., es befinden sich mehrere Fahrzeuge gleichzeitig in der Lackieranlage.

In diesem Fall werden die beiden oberen Düsen zur Lackierung unterschiedlicher Karosseriebestandteile verwendet und befinden sich auf unterschiedlichen Ebenen (siehe Abbildung 2).

Die Luft strömt zwar sehr gleichförmig um die rechte Düse zur Lackierung der Motorhaube, aber an der Düse für das Autodach wird der Luftstrom erheblich gestört. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft ist mit unterschiedlichen Farben dargestellt: von Blau (langsam) über Grün und Gelb bis zu Rot (schnell).

Dadurch wird die Luft seitwärts um die Düsen abgelenkt, was wiederum zu einer Zirkulation und einer nach oben gerichteten Strömung direkt unterhalb der Düse führt. Dieser Luftstrom wirkt sich potenziell nachteilig auf die Lackierung aus.

Luftstrom

Durch die aufsteigende Luft wird unter Umständen die Oberfläche des Fahrzeugs nicht ordnungsgemäß lackiert. Weitere Probleme könnten sich durch Lack ergeben, der sich auf dem automatischen Spritzsystem oder anderen Geräten in der Anlage ansammelt und in der Folge verhindert, dass der Lack auf das zu lackierende Fahrzeug verteilt wird. Durch die Verwendung des CFD-Systems zur Simulierung der Konstruktion können Luftstromanalysen vorgenommen werden, ohne dass die Produktion unterbrochen werden muss.

Auf diese Weise kann mit der Umsetzung von Änderungen so lange gewartet werden, bis sie zur Zufriedenheit getestet worden sind.

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