Fahrzeugkarosse wird in einer Lackiererei von einem Roboter lackiert

Ein Weg, den energie- und lackintensiven Vorgang der Lackierung von Fahrzeugen umweltschonender zu gestalten ist der reduzierte, sprühnebelfreie Lackauftrag. Weitere Maßnahmen sind der Ersatz von Spülwasser und eine ökologische Luftaufbereitung. (Bild: Dürr Systems AG)

Das Thema Klimaneutralität in der Automobilindustrie steht und fällt mit der Lackieranlage. "Denn rund 43 Prozent der aus dem Energiebedarf resultierenden CO2-Emissionen in der Automobilproduktion entstehen hier", erklärt Hanjo Hermann, Manager Corporate Sustainability bei der Dürr AG. Demnach sieht Hermann Handlungsbedarf und verweist auch auf die CO2-Bilanz des eigenen Konzerns für das Jahr 2019: "88 Prozent der CO2-Emissionen kommen aus der Nutzungsphase der Produkte, die wir unseren Kunden verkaufen. Da ragen die Lackieranlagen bei den Emissionen heraus."

Beispielhaft rechnet Hermann vor, dass bei einer Produktion von 400.000 Fahrzeugen im Jahr eine solche Lackieranlage 220.000 Megawattstunden Energie pro Jahr verbraucht, was 15.000 Haushalten in Deutschland entspricht. Hinzu kommen 130.000 Kubikmeter Wasser sowie 60.000 Tonnen CO2-Emissionen. "Da liegt es auf der Hand, dass wir als Maschinen- und Anlagenbauer eine klare Mission haben, nämlich genau diese Emissionen und Verbräuche zu reduzieren", verdeutlicht Hermann.

Hanjo Hermann, Leitung Nachhaltigkeit Dürr AG
(Bild: Dürr Systems AG)

"Rund 43 Prozent der Emissionen des Energiebedarfs in der Automobilproduktion kommen aus der Lackiererei. Da liegt es auf der Hand, dass wir als Maschinen- und Anlagenbauer eine klare Mission haben, nämlich genau diese Emissionen und Verbräuche zu reduzieren", sagt Hanjo Hermann, Manager Corporate Sustainability bei der Dürr AG.

Energieeffizienz gesteigert, Ressourcenverbrauch gesenkt

Auf der Kostenseite ist dies laut Hermann bereits gelungen, nämlich um 25 Prozent bei den Investitionskosten in den letzten zehn Jahren. "Hinsichtlich Nachhaltigkeit stellen die Reduzierung des Energie- und Ressourcenbedarfs einen wichtigen Hebel dar, mit dem wir immense Einsparungen verzeichnen konnten. Den Energiebedarf pro lackierter Karosserie haben wir um zwei Drittel senken können. Auch in Bereichen wie Wasser- oder Lackverbrauch, der in der Herstellung sehr energie- und emissionsintensiv ist, konnten wir Erfolge erzielen. Die gesundheitsschädlichen sogenannten volatile organic compounds (VOC) haben wir um drei Viertel reduziert", freut sich Hermann.

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(Bild: mi connect)

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Aus dem Automotive-Bereich kämen jetzt verstärkt Anfragen, wie Dürr die Energieeffizienz bestehender Anlagen steigern könne und ob es möglich sei, eine CO2-neutrale Lackieranlage bereitzustellen. Dazu sagt Hermann: "Unsere Antwort lautet 'Ja'! Wir können eine CO2-neutrale Lackieranlage bereitstellen. Aber nur, wenn wir ganz konsequent den Energiebedarf reduzieren und die mit Gas betriebenen Prozesse elektrifizieren – mit 100-prozentigem Einsatz von Grünstrom." Wo das noch nicht möglich sei, müsse Biogas eingesetzt werden.

"Wir als Maschinenbauer sehen aber vielmehr, welche Meilensteine wir in den letzten zwei bis drei Jahren durch unsere Innovationen erreicht haben. Das entspricht ungefähr einer Steigerung der Energieeffizienz um weitere 20 Prozent. Da wollen wir ansetzen, insbesondere unter der Berücksichtigung der Digitalisierung, wo sich in den letzten Jahren viel getan hat", skizziert Hermann auf.

Verknüpfung der Prozesse für mehr CO2-Reduzierung

Um Verbesserungen zu erzielen, könne man sich natürlich ausschließlich auf die Reduzierung des Lackverbrauchs konzentrieren. "Doch wir sehen eine Lackieranlage als Gesamtsystem – und genau dort setzen wir an. Das heißt, wir versuchen das Layout in seiner Gesamtheit zu optimieren, da es hier immense Einsparpotenziale gibt. Wir wollen den Flächenbedarf reduzieren und – das ist ganz wichtig – wir sehen die Abläufe immer als vernetzte Prozesse", unterstreicht Hermann.

Natürlich schaue Dürr auch gesondert auf Produkte, Prozesse und Maschinen. "Das hilft, Innovationen einzugliedern, aber die großen Effekte erreichen wir durch eine Verknüpfung der Prozesse. Hierbei spielt die Digitalisierung eine große Rolle", betont Hermann.

Intelligente Verbindung der Produkte als Abschluss

Diese Aufgaben visualisiert Hermann als einen Berg mit mehreren Schichten: "Angefangen bei den Prozessen unserer Kunden, die häufig festgelegt sind – beispielsweise durch die Art des Lackes und durch den Lackierprozess. Da können wir beraten, aber letzten Endes müssen wir auf diesen Entscheidungen aufbauen und in den entsprechenden Bereichen Innovationen bieten, die bestmöglich auf die vorgegebenen Kriterien einzahlen."

Laut Hermann sind technische Innovationen zwar ein Treiber für Nachhaltigkeit, "aber wir sehen gleichzeitig das immense Potenzial über die Verkettung der Systeme, zum Beispiel durch smartes Layout, ein intelligentes Lüftungskonzept, eine innovative, hocheffiziente Verbindung der Produkte und dann – das sind die letzten fünf bis zehn Prozent – durch die konsequente Digitalisierung der Fabrik", zeichnet Hermann auf.

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Umweltschädlichen Prozess eliminiert

Dazu nennt Hermann ein Beispiel: „Bei der üblichen Autolackierung wird der Lack auf die Karosserie appliziert, wobei Lacknebel entsteht. Durch Overspray gehen in der Regel 20 bis 30 Prozent des Lacks an der Karosserie vorbei und müssen abgeschieden werden.“

Bis vor zehn Jahren war es laut Hermann ein gängiges Verfahren, den Lacknebel mittels eines Wäschersystems mit Wasser abzuscheiden. "Es gibt immer noch circa 150 Lackieranlagen in Europa, die genau so arbeiten. Das ist natürlich eine immense Menge an Wasser, die dabei verunreinigt wird", bemängelt der Leiter Nachhaltigkeit

Einsatz von Steinmehl ersetzt den Wasserverbrauch komplett

Hermann verweist darauf, dass Dürr bereits vor über zehn Jahren mit dem EcoDryScrubber ein neues Verfahren entwickelt hat. "Bei der Trockenabscheidung wird natürliches, weltweit verfügbares Steinmehl aufgewirbelt, die Lackpartikel binden sich daran, werden über einen Filter abgeschieden, der einfach ausgeblasen werden kann, und das gesättigte Steinmehl mit Lack kann ausgeschleust und in der Zementindustrie wiederverwendet werden", so Hermann.

"Das Abscheideverfahren mit Steinmehl bietet ferner den Vorteil, dass die Prozessluft zum Großteil im Umluftbetrieb gefahren werden kann. So senken wir nicht nur den Energieverbrauch um über 60 Prozent, sondern reduzieren den Wasserverbrauch bei der Trockenabscheidung komplett", weiß Hermann zu berichten.

Overspray freies Lackieren senkt Lackverbrauch

Um eine konsequente Weiterentwicklung zu erzielen, müsse man aber auch an die Art der Lackapplikation ran. "Dazu haben wir vor zwei Jahren das trennscharfe, oversprayfreie Lackieren entwickelt. Dabei wird der Lack in Bahnen auf die Karosserie aufgetragen. Dadurch sparen wir auch einen Prozessschritt – zum Beispiel bei der Dachlackierung in unterschiedlichen Farben", sagt Hermann.

So müsse nicht mehr die komplette Karosserie durch die Lackieranlage gefahren, ausgeschleust und von Menschenhand abgeklebt werden, um dann zur Dachlackierung nochmals durch die Lackieranlage geschleust zu werden. "Abgesehen von der Abfallvermeidung von Folien und Klebeband erreichen wir somit eine Energieersparnis von 50 Prozent im Vergleich zu Standardprozessen", sagt Hermann.

Intelligente Verkettung von nachhaltigen Produkten

Hermann betont die Wichtigkeit des nächsten Schrittes, die intelligente Verkettung von nachhaltigen Produkten zu schaffen und erklärt dies anhand des Prozesses der effizienten Umluftführung in Lackierkabinen. Durch die Trockenabscheidung sind wir in der Lage, 80 Prozent der vorkonditionierten Luft im Kreis zu führen, was natürlich enorme Vorteile mit sich bringt, wenn es um den Energiebedarf oder die daraus resultierenden CO2-Emissionen geht", weiß Hermann zu berichten.

Darüber hinaus kann überschüssige Wärme, die bei der Reinigung lösemittelhaltiger Luft im Anschluss an den Lackierprozess entsteht, in das System zurückgeführt und erneut genutzt werden. Das senkt den Energiebedarf des Gesamtsystems weiter.

Abluftreinigungsanlage von Dürr in einer Fabrikhalle
Dürr bietet in der Abluftreinigung ein breites Verfahrensspektrum. Schwerpunkt in der Produktentwicklung ist die Konzeption Energie sparender Abluftanlagen. (Bild: Dürr Systems AG)

Module in der Fabrik für mehr Flexibilität, Skalierbarkeit und Nachhaltigkeit

Als zweites Beispiel für die Verkettung von Systemen sieht Hermann das Boxenkonzept. "Wir denken die Lackieranlage völlig neu, aber nicht in einer geraden Linie, sondern in Modulen, die mit entsprechenden AGVs verbunden sind, die flexibel die Karosserien an die Stelle bringen, wo sie gerade benötigt werden. Das hat nicht nur Vorteile bezogen auf Flexibilität, Skalierbarkeit und Nachhaltigkeit, sondern es gibt unseren Kunden auch die Möglichkeit, bei geringerer Auslastung, komplette Teile der Fabrik abzuschalten", sagt Hermann mit Blick auf die Energieersparnis. Das sei in einer klassischen Linie so nicht möglich.

"Das ist gerade jetzt in der Zeit der Elektromobilität ein ganz wichtiges Konzept, weil unsere Kunden somit die Möglichkeit haben, neue Fahrzeugmodelle zu integrieren. Auch bei Start-Ups – das sehen wir vor allem in China oder den USA – die einfach mal mit 20.000 Einheiten starten können. Diese können klein anfangen und ihre Produktion modulweise ausbauen", rechnet Hermann vor.

Digitalisierung ermöglicht Verbrauchsprognosen

Für das aktuelle Jahr kommt von Dürr ein weiteres Konzept, den CO2-Ausstoß zu reduzieren. "Hierbei nutzen wir die Energie- und Medienverbräuche aus der Fabrik und kombinieren diese mit den Produktionsparametern. Damit haben wir einerseits die Möglichkeit, eine dynamische Überwachung zu gewährleisten, andererseits haben wir die Chance, Verbrauchsprognosen zu generieren, um damit entsprechend auch Verbrauchsspitzen zu reduzieren", erläutert Hermann.

Denn eine Lackieranlage sei übrigens sehr von den Wetterkonditionen abhängig. "Mit unserem neuen Tool ist es möglich, Produktionsdaten mit Wetterdaten zu verbinden und damit die Anlage immer am optimalen Betriebspunkt zu fahren, ohne Verbrauchsspitzen auszureizen und somit Kosten zu reduzieren", unterstreicht Hermann und bekräftigt, dass eine CO2-neutrale Produktion in der Lackieranlage heute bilanziell schon möglich ist.

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